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第14章 天文发现(7)

对于地球完成这个倒转过程需要多长时间,科学家们的研究一直处于猜测状态,估计的时间范围从几千年到28万年不等。

美国佛罗里达国际大学地球物理学家布拉德福·克莱门特领导的研究小组发现,地球磁场完成一次倒转大约需要7000年的时间。地球磁极的转换速度在不同的区域存在差别。在接近赤道的区域只需要2000年,而在接近南北极的区域需要11000年。这正是以前的不同研究得出的地球磁极转换速度不同的原因。

克莱门特解释说,这是因为在南北大磁场缺席的状态下,地核产生了一个微弱的磁场,使地球表面出现了众多的“袖珍小磁极”。最终,新的两大磁极再次形成,但是南北磁极发生了对调,并且恢复了磁场强度。此次研究中,科研人员在南纬46度至北纬60度之间的不同经度上在大湖的湖床或者海底钻取岩芯。由于岩芯中的矿物质保存着地球磁场转换的历史纪录,科学家通过不同地点、不同历史时期的岩芯记录进行比较就可以确定每次地球磁极转换所需要的时间。

英国利兹大学的地磁学专家安迪·杰克逊博士表示,地球磁极倒转一般每隔50万年出现一次,但自上次发生后,已有75万年没有出现过了。对于这派科学家来说,现在问题的关键并不在于南北两极是否会换位,而在于何时换位。也有科学家指出,磁场的变化经常呈波浪形,并且通常需要漫长的时间,所以现在还不能判断这是地球磁极要倒转的信号。

科学家们监视着地球磁场。毕竟我们现在只知道地磁正在减弱。至于地磁到底会不会倒转,要持续多长时间,能造成什么影响,都还是讨论中的事。也许,一千年足够人类想出聪明的办法,避免灾难。

地球的磁极倒转现象为科学界所认识,科学家们近百年来一直关注着地球磁场强度正在急剧地变弱这一现象。人类会有足够的时间和科学技术去避免它带来的各种后果。

天狼星色变之谜

天狼星是夜空中肉眼能看到的最明亮的星星之一,尽管它距地球8.7光年——51万亿英里之遥。不少的古代天文著作,都记载着天狼星是深红色的,而现代人眼中的天狼星却是白色的,为什么天狼星的颜色发生了变化呢?这个谜深深地吸引着科学家们。

20世纪30年代,两位法国人种学家马赛尔·格里奥列和乔迈·狄泰伦深入到多冈原始部落中,收集了许多独特的神话和传说。他们意外地发现了天文学家争论了一个世纪的天狼星色变之谜,竟在多冈人的神话传说中找到了答案。

居住在马里共和国廷布克图地区南部山区的多冈人,是非洲仍然保持着原始丛林生活的土著民族之一。

这个非洲部落保持了其独一无二的传统和详尽的神话传说,由于它们与大多数其他非洲部落的传说和神话不同,因而受到了许多人种科学家的重视。

多冈人告诉法国科学家,天狼星是由一颗大星和一颗小星组成的,小星是一颗黑色的、密度极大而又看不见的伴星,它在椭圆轨道上围绕大星运动。他们还知道小星运动周期的2倍是100年。他们世代相传,天狼星是天空中最小而又最重的星,有一种地球上没有的发光的金属物质,在一次事故中,天狼伴星突然爆炸并发生强烈的光,以后便逐渐暗淡了。尽管多冈人肉眼看不见这颗暗淡的伴星,老人们却能用手杖在地面上画出这两颗星的运行路线和各种图形。

天狼伴星是德国天文学家贝塞尔19世纪30年代提出的假说。他认为,天狼星运动中的微小摆动是一颗伴星重力吸引的结果。30年后,美国的天文学家克拉克才首次看到了它。它是一颗白矮星,天狼星与它相互缠绕的周期为50年,它体积很小,直径略等于地球,光亮是太阳的1/360,而质量却大略等于太阳,密度较大,一杯茶大小的物质竟可重达12吨。

邓波尔认为,多冈人对天狼星的知识既详细又准确。正如我们所见到的,他们也如我们一般,联想到了天狼星有一颗看不见的伴星。多冈人把这颗伴星叫做“谷星”。多冈人所以将其称为谷星,大概正是因为它小得几乎无法看见的缘故。据多冈人说,“谷星”是由现在人们所知道的最重的金属所构成,这种金属甚至比铁还要重。这即意味着,多冈人知道天狼星B具有很大的密度。

多冈人还画了许多有关天狼星系统的祭礼性图画,这些画表明多冈人了解天狼星B绕天狼星A转动的轨道是椭圆的,处于中心位置的是天狼星A。根据多冈人的传说,邓波尔甚至绘出了天狼星和“谷星”摆动轨道的一幅图,结果发现,它与现代天文学家所绘的天狼星A和B惊人地相似。

据多冈人说,他们祖辈关于天狼星B的知识,是一位名叫“偌默”的神传授的。多冈人至今还保存着一张画,上面清楚地画着,他们信仰的“神”乘坐一艘拖着火焰的大飞船从天而降,落到他们氏族来的情景。

多冈人的天文学传统并不仅仅限于天狼星。他们说木星有4个月亮而土星则有光环,他们将这两颗行星在他们所绘的图中表现了出来。

邓波尔根据这些线索,更深一步地挖掘多冈人这种信仰的来源。他对这些传统的追溯跨越了撒哈拉和利比亚,最后追溯到地中海地区的希腊和埃及。最后,他强烈主张,这份高科技资讯,多冈人是从古埃及人手上,经过了一系列的文化传承而最终获得的。因此,解开天狼星之谜的关键仍然必须从古代埃及着手。

天文学家争论了一个世纪的天狼星色变之谜,竟在多冈人的神话传说中找到了答案。看来,这个世界上的确有很多让我们意外和惊奇的事情。人类的智慧不足以探究出所有的奥秘,但是,我们一定要为此而努力。

星星的周日运动

我们站在地球上仰望星空,看到天上的星星好像都离我们一样远。星星就好像镶嵌在一个圆形天幕上的宝石。

星星在天上每日旋转一圈,这种运动称为周日运动。把地球自转轴延伸到天球上的位置,称为天球的北极和南极。把地球的赤道伸延到天球上的位置,称为天球赤道了。

有一颗二等星非常接近天球北极,所以看来似乎永远静止不动,其他的星就好像绕着它旋转。我们称这颗星为北极星。因为北极星看来永远停留在正北方及不会下山,所以我们居住在北半球的人便可以利用北极星来辨别方向。可惜的是,天球南极附近没有光星,所以没有“南”极星为南半球居民引路。

北极星相对于地面的高度取决于观测者所在地的纬度,例如在北京,北极星会在正北,离地面40度;在北极,北极星会在头顶(天顶);在赤道的地方,北极星刚好躺在水平线上;而在南半球,北极星是永远不会升出地平线的,所以在南半球永远看不到北极星。

同样道理,有些星永远不会东升。居住在北半球的人永远看不到接近南天极的星,而居住在南半球的人同样也看不到接近北天极的星。

本文用科学的笔触为我们讲述了星星的周日运动,从而为我们正确认识天空中星星的运动和变化提供了科学的理论依据。

太阳系八大行星简介

太阳系是由太阳、行星及其卫星、小行星、彗星、流星和行星际物质构成的天体系统,太阳是太阳系的中心。在庞大的太阳系家族中,太阳的质量占太阳系总量的99.8%,八大行星以及数以万计的小行星所占的比例微乎其微。它们沿着自己的轨道万古不息地绕着太阳运转着,同时,太阳又慷慨无私地奉献出自己的光和热,照耀着太阳系中的每一个成员,促使它们不停地发展和演变。

水星是离太阳最近的行星。它的体积在太阳系中列倒数第二,只比冥王星大些。由于水星就在太阳的眼皮底下,在水星上观察到的太阳大小会超过地球上的两倍。水星白天的表面温度可达摄氏427度,而到了晚上又会骤降至摄氏零下173度。水星有着其特殊的轨道运动,它绕太阳公转一周仅需约88个地球日,而其自转周期却需约59个地球日。二者如此的比例关系使得水星的一昼夜长达176个地球日,水星表面的夜晚将长达几个星期。

金星是距太阳最近的第二颗行星。由于金星分别在早晨和黄昏出现在天空,古代的占星家们一直认为存在着两颗这样的行星,于是分别将它们称为“晨星”和“昏星”。英语中,金星——“维纳斯”是古罗马的爱情与美丽之神。它一直被卷曲的云层笼罩在神秘的面纱中。

金星和地球在大小、质量、密度和重量上非常相似,而且金星和地球几乎都由同一星云同时形成,占星家们将它们当作姐妹行星。然而不久前科学家们发现,事实上金星与地球非常不同。金星上没有海洋,它被厚厚的主要成份为二氧化碳的大气所包围,一点水也没有。它的云层是由硫酸微滴组成的。在地表,它的大气压相当于在地球海平面上的92倍。

地球是我们最熟悉的星体。地球有唯一的一颗天然卫星月球,他们共同组成地月系。20世纪中期,著名的美国天体物理学家霍伊尔曾说:“一旦有了一张从地球外部拍摄的地球照片,一旦离开地球到空间成了常事,人们就将得到一个新的概念,这个新概念将同历史上任何一个新的概念那样强有力。”这个概念就是宇宙的概念吧。随着科学技术的发展,人类渴望全面认识地球的强烈愿望实现了。不但利用人造卫星拍摄了地球遥感照片,宇航员还亲自从太空鸟瞰地球的全貌,获得了地球丰富多彩的信息资料。

火星是距太阳的第四个行星,它的体积在太阳系中居第七位。火星有两个小型的近地面卫星——火卫一和火卫二。由于火星上的岩石、砂土和天空是红色或粉红色的,因此这颗行星又常被称作“红色的星球”。火星的南半球是类似月球的布满陨石坑的古老高原,而北半球大多由年轻的平原组成。火星上高24公里的“奥林匹斯”山可称为是太阳系中最高的山脉。

木星是距太阳的第五颗行星,并且是太阳系八大行星中最大的一颗。按离太阳由近及远的次序为第五颗。木星有16颗已知卫星,4颗大的,12颗小的,分别命名为木卫一到木卫十二。木星运动正逐渐地变缓,它的卫星正慢慢地逐渐远离。木星是夜空中最亮的几颗星之一,仅次于金星,通常比火星亮(除火星冲日时以外),也比最亮的天狼星亮。木星的成份也比其他行星更为复杂。它的重量为1.9E27公斤,赤道直径为142800公里,木星的赤道半径为71400公里,为地球的11.2倍;体积是地球的1316倍;质量是1.9E30千克,相当于地球质量的三百多倍,是所有其他行星总质量的两倍半。平均密度相当低,只有1.33克/立方厘米。重力加速度在赤道和两极不同,赤道上为2707厘米/平方秒,两极为2322厘米/平方秒。木星是太阳系中卫星数目较多的一颗行星,木星拥有16个卫星,其中的四个(木卫四、木卫二、木卫三和木卫一)早在17世纪初就被伽利略发现了。20世纪80年代末,“旅行者”一号发现木星也有环,但它非常昏暗,在地球上几乎看不到。木星的大气非常厚,可能它本身就像太阳那样是个气体球。木星大气的主要成份是氢和氦,以及少量的甲烷、氨、碳、氧及少量的铁、硫、水汽和其他化合物。在木星的内部,由于巨大的压力,氢原子中的电子被释放出来,仅存赤裸的质子。使氢呈现金属特性。

土星,太阳系八大行星之一,按离太阳由近及远的次序为第六颗。中国古代称填星或镇星。19世纪70年代初发现天王星之前,土星一直被认为是离太阳最远的行星。土星有18颗被命名的卫星,比其他任何行星都多。还有一些小卫星还将被发现。人类在有史以前就已经对土星进行了观测。17世纪初,伽利略第一次通过望远镜对它进行了观测,并记录下了它奇特的运行轨迹。早期观测土星非常困难,这是因为每过几年地球就要穿越土星光环所在的平面。直至17世纪中期惠更斯推断出光环的几何形状后情况才有所改变。土星一直被认为是太阳系中唯一拥有光环的行星。但20世纪70年代,人们发现天王星是距太阳的第七颗行星,在太阳系中,它的体积位居第三。它是18世纪80年代初由在英国定居的德国天文学家F.W.赫歇尔发现的。天王星有15颗已命名的卫星,以及2颗已发现但暂未命名的卫星。它们自然分成两组:由旅行者2号发现的靠近天王星的很暗的10颗小卫星和5颗在外层的大卫星。天王星赤道直径51800公里,公转周期为84.01个地球年。它与太阳的平均距离为2.87亿公里。天王星上的一天是17小时14分钟。它是太阳系中唯一个“躺”着围绕太阳运转的行星。天王星至少有15个卫星。最大的两个是18世纪80年代后期发现的。

海王星是太阳系中最外缘的一颗巨行星,赤道直径49500公里。海王星有8颗已知卫星:7颗小卫星和海卫一。如果海王星上有洞,它能容纳近60个地球。海王星每165年绕太阳一周。海王星上的一天为16小时6.7分钟。海王星的内部是熔岩、水、液氨和甲烷的混合物组成的。外面的一层是氢、氦、水和甲烷组成的气体的混合物。甲烷赋予了海王星云层蓝色的外观。

冥王星是20世纪30年代初发现的,当时被认为是太阳系中最后一颗被发现的行星。冥卫一是冥王星唯一一颗已知的卫星:冥王星通常离太阳比太阳系中的其他行星都远,但由于它的轨道与海王星有一段相交之处,冥王星在它长达249年的公转周期中有20年比海王星更接近太阳。1989年它已到了近日点,从那时开始到1999年3月14日,将是冥王星比海王星更接近太阳的最后10年。

然而,历史并未就此定论,2006年8月24日,在布拉格举行的第二十六届国际天文学联合会大会通过表决,明确定义了行星的新标准,冥王星因不符合规定而遭遇降级。同时,大会还首次对矮行星和太阳系小天体做出明文界定,冥王星自然而然地成为矮行星之一。

自此,太阳系八大行星最终确定。

八大行星的发现,不仅丰富了太阳系家族,对人类认识宇宙以及我们赖以生存的地球都有着重要的作用。绕着太阳万古不息地运转着的八大行星的发现,是人类天文学发展历史上最重要的发现之一。

彗星的神秘面纱

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