第八辑 宇宙（2）

    为什么天文台大多设在山上

    天文台主要是进行天文观测和研究的机构，世界各国天文台大多设在山上。

    我国的天文台也大多设在山上。如紫金山天文台，它就设立在南京城外东北的紫金山上，海拔267米。北京天文台设有5个观测站，其中兴隆观测站海拔约940米，密云观测站海拔约150米。上海天文台在余山的工作站，海拔也有98米。云南天文台在昆明市的东郊，海拔为2020米。

    天文台的主要工作是用天文望远镜观测星星。星星离我们都非常遥远。一般恒星离我们都在几十万亿千米以外，离我们最近的天体——月亮，距离地球也有38万多千米。地球上的高山一般只有几千米高，缩短这么一小段距离，显然是微不足道的。

    地球被一层大气包围着，星光要通过大气才能到达天文望远镜。大气中的烟雾、尘埃以及水蒸气的波动等，对天文观测都有影响。尤其在大城市附近，夜晚城市灯光照亮了空气中的这些微粒，使天空带有亮光，妨碍天文学家观测较暗的星星。在远离城市的地方，尘埃和烟雾较少，情况要好些，但是还不能避免这些影响。

    越高的地方，空气越稀薄，烟雾、尘埃和水蒸气越少，影响就越小，所以天文台大多设在山上。现在，世界上公认的三个最佳天文台台址都设在高山之巅，这就是夏威夷莫纳凯亚山山顶，海拔4206米；智利安第斯山，海拔2500米山地；大西洋加那利群岛，2426米高的山顶。

    知识点：天文台、天文观测、大气、微粒

    为什么天文学家要给星星拍照

    拍照可以给我们留下美好的回忆和永久的纪念，那么天文学家为什么要给天上的星星拍照呢?原来，有很多天文现象瞬息突变，像超新星能在几天之内光度突然增加到原来光度的千万倍以上，又如流星在天空中一划而过，几秒钟就消逝；有些天文现象极其罕见，像日全食在一个地方平均要相隔200-300年才出现一次，而且一次最长不过几分钟时间，又如亮的彗星，要几十年甚至更长时间才碰上一次。这些天象如果不拍下照片，长期保存，单凭人们的印象和记录，就很少有科学价值。

    天文现象的另一个特点是星光暗淡，在观测恒星光谱时，需将这点微弱的星光分散在一条谱带上，若要用眼睛直接看清每条谱线，是很困难的。如果通过天文望远镜拍下照片，星光虽弱，但底片感光有积累作用，加长曝光时间就可以弥补这一不足。给星星拍照还有一个好处，就是它能拍到紫外线和红外线部分，超出了肉眼的可见范围，这样就扩大了我们观测恒星光谱的范围。

    再说天空中繁星点点，多得使人眼花缭乱，无法应付。因此，天文学家在绘星图、编星表时，用给星星拍照的方法，既客观又准确。若用目视方法测绘上千万颗星的位置，实在是难以想象。所以，给星星拍照是天文观测中不可缺少的重要办法。近代天文学中的重要发现，与此密不可分。

    给星星拍照和我们一般拍照不大一样。一般在拍人、拍景时，“咔嚓”一声，一张照片就拍好，曝光时间很短，只有几百分之一秒或几十分之一秒。而给星星拍照则需几分钟乃至几小时，曝光时间长是天文照相的一个特点。其次，天文台大都使用玻璃底片——干片，因为天文台需要进行精密测量，比如测谱线的波长或测星星的相对位置，都要精确到万分之一毫米，使用玻璃底片就不会变形。

    当今数字照相机正在崛起，大有取代用胶卷的普通照相机之势。原理与数字相机的基本相同的天文观测设备，也正在逐步取代经典的天文照相术，但它们的工作目的还是一样的，只是“拍照”的效果更好。

    知识点：天文观测、照相、光谱、科学价值

    为什么在南极和北极半年是白天，半年是夜晚

    地球在围绕太阳旋转的时候,身体有点儿倾斜。地球的自转轴并不和公转的轨道平面垂直，它们相交成66.5度的角度。

    每年春分，太阳直射地球的赤道。然后地球渐渐移动，到了夏天，日光直射到北半球来。以后以过秋分，太阳再直射赤道。到了冬季，太阳又直射南半球去了。在夏季这段时间，北极地区整天在日光照耀之下，不管地球怎样自转，北极都不会进入地球上未被阳光照到的暗半球内，一连几个月看见太阳悬挂在天空。直到秋分以后，阳光直射到南半球去，北极进入了地球的暗半球里，漫漫长夜方才降临。在整个冬季，日光一直不能照到北极。半年以后，等到春分，太阳才重新露面。所以北极半年是白昼(从春分到秋分)，另半年是黑夜(从秋分到春分)。

    同样的道理，南极也是半年白昼，半年黑夜。只不过时间和北极正好相反。北极白昼的时候，南极是黑夜。北极黑夜的时候，南极是白昼。

    实际上，由于大气折射的影响，太阳还在地平线下面半度左右的时候，日光就已经照射到地面上来。因此，北极在春分前两三天，太阳光就已经照到地面。而秋分之后，也要过两三天太阳才完全隐没下去。所以北极的白昼要比半年长一些。同样的道理，南极的白昼也是半年多一点。不过，由于地球公转轨道不是正圆形，北极的白昼，比南极的还要略长一些。

    正因为如此，在每年的春分和秋分前后几天，在南极和北极，同时都可看见太阳，过着共同的白昼。相反的，在一年中的其他时间里，南极和北极从来不会同时出现黑夜。

    知识点：白昼、黑夜、南极、北极、大气折射

    为什么在使用公历的同时还要用农历

    我国现在使用的历法有两种，一种是国际上通用的公历，也叫阳历；另一种是我国特有的农历，又称夏历。

    公历起源于古代埃及。地球绕太阳公转一周的时间，即一个回归年的长度是365天5小时48分46秒。为了日常生活的方便，1年所包含的日数应为整数，因此公历取365天为1年，然后再采取置闰的方法来与回归年的长度保持一致。公历的置闰方法，使得它的历年平均长度非常接近回归年的实际长度，要经过好几千年才相差1日。因此，公历就把寒来暑往、季节交替非常准确地反映出来了。然而，公历的月数和每个月中所包含的日数都是人为规定的，没有任何天象的依据。

    农历实际上是一种阴阳历，它是兼顾月相变化和回归年两个周期而编制的历法。首先，它以月相变化一周的时间作为月的标准，这样1个月的平均长度是29日12时44分2．8秒，农历取29日为1小月，30日为1大月，12个月共354或355日。为了使它的历年长度尽量与回归年长度一致，采用置闰月的办法，有闰月的年份包含13个月。这样一来，农历每年也与季节交替周期相近，并且农历每月与月亮盈亏周期相符。这就是说，它的年和月两个单位，都具有各自确定的天文意义。

    农历还有一个特点，就是设置了二十四节气。节气是根据地球绕太阳的公转运动确定的，地球在公转轨道上，每前进15°就算是1个节气。这样，地球1年绕太阳一圈360°，就有24个节气。这样看来，节气和阳历一样，都是以地球绕太阳公转为依据。因此，节气是阳历的，而不是阴历的。节气在阳历中的日期都很固定。例如，春分都集中在阳历的3月20日、21日、22日这三天；秋分则集中在9月23日、24日这两天。据史书记载，自战国时代以来，我国农民就开始根据二十四节气来安排农业生产。

    为什么我们在使用公历的同时还要使用农历呢?

    农业生产与二十四节气的密切关系是原因之—。其次，农历的月是一个朔望周期，航海和渔业、盐业等一些部门的生产活动都离不开它。

    农历在我国已经有好几千年的历史了，可以说是家喻户晓，妇孺皆知。特别是农历中的一些节日，例如，春节、元宵节、清明节、端午节、中秋节、重阳节等等，早已成为我国人民传统的节日，这也是目前我们仍然使用农历的原因之一。

    知识点：公历、农历、二十四节气

    为什么下半夜看到的流星比上半夜多

    我们看到的流星，有时多有时少，如果仔细观测，就会发现下半夜看到的流星比上半夜多。这是什么缘故呢?

    在一般情况下，流星体在地球周围空间的分布是均匀的，运动速度的大小和方向各不相同。假如地球没有公转和自转，静止在天空，那么，从各个方向闯进来的流星数目应该大致相等。

    由于地球以约30千米／秒的速度绕着太阳公转，这就造成了不同时候出现的流星数目也不相同了。

    上半夜，观测者背向地球公转的前进方向所能看到的流星，是那些运动速度比地球公转速度大，并赶上地球闯入大气层的流星体造成的。而在下半夜，观测者面向地球公转的前进方向，这时，地球追上的流星体，或者迎面来的流星体，一旦闯进大气层，都能造成流星现象，所以看到的流星比较多。尤其是接近黎明的时候，遇到的流星最多。从黎明到中午这段时间中，流星同样比较多，但因为是白天，阳光比较强，天空很亮，所以用肉眼和光学望远镜看不到流星。

    知识点：流星、流星体、地球公转

    为什么会出现狮子座流星雨

    你看见过流星雨吗？

    曾在1833年11月17日夜晚，盛大的狮子座流星雨景象十分壮观：流星像暴风雨般持续不断地从狮子座朝四面八方辐射开来，一连好几个小时，最多时每小时出现10万颗流星。有人估计，那天晚上出现的流星至少有20万-30万颗。

    从历史上狮子座出现第一次流星雨极盛算起，一共有15次，它们出现的年份是：公元902年、931年、934年、1002年、1101年、1202年、1366年、1533年、1602年、1698年、1766年、1799年、1833年、1866年以及1966年。从上面的记录，可估算出狮子座流星雨极盛周期基本上是33-35年。当然，其中也有不按规律的例子。

    那么，为什么极盛周期会是33-35年或是它的倍数?

    这就必须提到与狮子座流星雨联系在一起的1866年出现的“18661”大彗星了。这颗被命名为“坦普尔—特塔尔”的彗星的公转周期平均是32．9年，在它环绕太阳运动的过程中，除了将残余物质散布在轨道各处，形成狮子座流星群之外，特别密集在其运行轨道的一个比较窄的地段内。地球在每年11月中旬穿越“18661”彗星和狮子座流星群的轨道，但由于“18661”彗星的公转周期是33年左右，地球不会每次都遇上那个密集区，而是每隔33年左右遭遇一次。这就是说，每年11月17日前后，狮子座流星群只有少量流星，而每隔33年左右，会有一次盛大表演。

    从近几年狮子座流星雨的情况来看，流星数远没有预报的那么多。据计算，2029年，狮子座流星雨的母体坦普尔一特塔尔彗星与木星相距很近时，有可能在木星巨大引力的作用下，偏离原来轨道，这样的话，狮子座流星雨将会在不久的将来消失。

    知识点：狮子座流星雨、彗星、轨道

    为什么会下陨星雨

    夜晚，常常能见到天空中流星一闪而过，产生这种现象的流星体绝大多数都只有针尖般大小。流星体与大气撞击、摩擦、燃烧发光的同时，已成为灰烬。如果流星体比较大，没有燃烧完，其残余部分坠落到地面附近时，又发生崩裂，大大小小的石块般的东西就落到地面上，成为陨星。一次坠落的损星比较多的话，就被称作陨星雨。

    1976年3月8日，一场世界罕见的陨星雨降落在我国吉林省境内。

    那天下午3时许，一颗有好几吨重的陨星，在飞速坠入吉林市地区上空时，由于与稠密的大气层相撞而燃烧、发光，形成一个耀眼夺目的大火球。火球很快分成一大两小，由东向西鱼贯前进，并发出巨雷般的爆裂声和隆隆回响，雷声未停，大小陨星纷纷落地，像雨点般陨落在吉林市北郊和永吉县、蛟河县一带，成为举世罕见的吉林陨星雨。

    吉林陨星雨是世界上分布最广、数量最多、质量最大的一次极其罕见的陨星雨。“雨”区在东西方向上延伸达70千米，南北宽8千米多，面积达500平方千米。从事此项研究的工作人员在短短几天内，就收集到了100多块质量超过500克的陨．星，至于较小的陨星碎块和碎屑，简直是无法计数。

    这次坠落的陨星总质量在2600千克以上。其中，最大的“一号陨星”，是有史以来世界上收集到的最大的石陨星，它有1770千克。这块陨石降落在永吉县桦皮厂乡范围内。

    知识点：陨星、陨星雨、撞击、燃烧

    为什么在南极地区有那么多陨星

    陨星对于天文学家来说是极其难得的“天体标本”。谁也未曾想到，在没有任何资料和线索的情况下，在生活环境特别恶劣的南极地区，科学家却发现了大量的陨星。

    1912年，澳大利亚的一支探险队在南磁极西北不远处威尔克斯地的冰雪中，发现了第一块陨星。这块陨星质量约1千克。以后又过了大约半个世纪，从1961-1964年，人们又先后在南极地区找到了5块陨星。

    自1969年以后的20年中，在南极地区发现的陨星数目增加之快，完全出乎人们的意料。先是日本南极探险队于1969年在大和山脉地区发现的，到1976年为止，在200来平方千米的范围内，收集到约1000块陨星。1976年后，其他国家的南极考察队又相继在大和山脉、阿伦地区、维多利亚谷等地区发现大量陨星。到20世纪80年代末，整个南极大陆上找到的陨星总数已达七八千块，而且，看来还有不少潜力可挖。

    全世界原先收集的陨星，据统计，大约是从3000来次陨落中收集起来的，而数千块南极陨星的发现，把陨落次数又增加了一半以上。十分可贵的是，南极陨星是在低温、低湿度、非常清洁的条件下长期保存下来的，是一大批极为珍贵的科研料和标本。

    在南极地区发现的陨星特别多，范围又都比较集中。科学家发现，这些集聚在一起的陨星是各种类型的陨星。这一事实清楚地说明，这些陨星原来是分散在各处的，由于某种原因，如冰层长期而缓慢的流动，才逐渐会聚到几个地区附近来的。

    因为南极大陆中间部分的冰层比较厚，延伸至海岸逐渐变薄。打个比喻来说，整个大陆的冰层像个铁饼。冰层很自然地从高处向低处滑动，尽管这种滑动是非常缓慢的，但正是这种缓慢的滑动把散落在各处的陨星，一点点地集中到比较靠近海岸的地区来。如果遇到高山、丘陵地带，陨星的移动受到阻碍，便会就地停下来。

    也许你觉得奇怪，这些极其难得的“天体标本”为什么喜欢跑到南极大陆安家落户?其实，这和极光一样，是由于地球磁极的影响。再加上南极冰雪的覆盖，很好地将这份天外礼物保存了起来。

    知识点：陨星、南极、地磁

    为什么观测火星的机会两年才有一次

    红色的火星是最引人注意和研究的一颗行星了，可是，观测火星的机会要隔两年才有一次，为什么呢？难道平常不能以它进行观测吗？火星是地球轨道外面的第一个行星，它绕太阳转一圈是我们地球的687日，而两颗行星接近后，到下一次再接近，需要2年零50天的时间。好比有两个长跑运动员从起跑点上一起出发，甲跑一圈只要365秒，乙跑得慢点，得687秒。两人同进起跑后，甲很快超过了乙，跑完一圈的时候，乙才跑了半圈多一点。甲开始跑第二圈，还是以同样的速度前进，由于他的速度快，看起来他正从后面赶上乙。当甲快跑满两圈时，乙刚跑完第一圈。687秒过去了，甲继续往前追赶，大约在起跑完780秒时又赶上了乙。地球和火星的情况也是这样，地球绕太阳一圈得365日多，火星得687日。而每隔2年零50天，火星才有一次接近地球的机会，这种现象叫“冲”。在“冲”的时候，是观测火星的最好机会。另外每隔15至17年，有一次火星特别接近地球，这叫“大冲”。在大冲的时候，观测的机会特别好。

    在冲的前后，地球同火星的距离也是有变化的，近到5千多万公里，远到1亿来公里，这是由于他们的轨道并不是同心圆，轨道的某些部分彼此较接近，另外的地方就远些。

    知识点：火星、行星、同心道

    为什么火星看上去是红色的

    火星，似火一般在夜空发出火红色的光芒。从望远镜中看去，火星宛若一团燃烧的火球。这一现象曾一直使古人迷惑难解，因此在中国古代，人们把这颗火红的星星称为“荧惑”。荧就是荧荧似火的意思。

    那么，火星为什么会呈火红色呢?

    大家知道，火星是太阳系九大行星之一，行星是不会发光的，我们所看到火星火红的颜色是它反射太阳光的结果。

    据研究，火星表面的岩石含有较多的铁质。当这些岩石受到风化作用而成为砂尘时，其中的铁质也被氧化成为红色的氧化铁。由于火星表面非常干燥，没有液态水的存在，这使火星上的砂尘极易在风的驱动下到处飞扬，甚至发展成覆盖全球的尘暴。1971年，当“水手9号”空间探测器飞临火星上空时，就曾观测到一次巨大的尘暴，尘暴先是从南半球开始，然后扩展到北半球，把整个行星都笼罩在尘埃之中。尘暴持续了几个月之久，大气中的砂尘才逐渐沉落，使火星表面恢复原来的状况。正是这种反复发作的尘暴，使火星表面几乎到处都覆盖着厚厚的氧化铁砂尘，结果火星表面便呈现出红色的面貌。在太阳光的照射下，火星在夜空中荧荧似火，发出火红色的光芒。

    知识点：火星、火星尘暴、氧化碳

    为什么人类要多次探测火星

    在太阳系的九大行星中，火星和地球在许多地方十分相似：火星自转一周是24．66小时，昼夜只比地球上的一天多40分钟；火星自转倾斜角也和地球相近，所以火星上也有春夏秋冬四季的气候变化；火星上还有大气层。

    1877年，意大利天文学家斯基帕雷用望远镜发现火星上有许多细长的暗线和暗区，他把暗线称为“水道”。有人干脆把“水道”翻译成英语的“运河”，暗区就成了“湖泊”。有运河就有智慧生命的大规模活动。于是，一个世纪以来，有关这颗红色星球上的火星人和火星生命的传说、猜测和探测不断出现。眼见为实，只有对火星进行逼近观测，才能彻底解开这些谜。20世纪50年代后，人类就开始了利用航天技术探测火星的努力。

    早在1962年和1965年前俄罗斯和美国分别发射了“火星1号”和“水手4号”探测器，并首次给火星拍照。

    1969年，“水手6号”和“水手7号”探测器观测了火星南极，并且发现火星大气中的二氧化氮含量高达95％。

    1972年，“水手9号”探测器拍摄了7000多张火星照片，这些照片显示了火星表面70％区域中的峡谷、火山和干涸的河床。

    1974年，前苏联发射的“火星5号”首次拍摄了火星的彩色照片。

    “水手”系列探测器拍摄的大量照片表明，火星上根本没有什么运河。

    那么，火星上究竟有没有生命呢?这必须对火星作进一步的了解，除了逼近观测外，还必须作着陆探测。

    1996年12月，美国发射“火星探路者”探测器。1997年7月4日，“火星探路者”经过7个月的旅行，行程4．94亿千米，终于来到火星，并成功地在火星上的阿瑞斯平原着陆，同时向人类发回了1．6万张照片。这是美国航天局跨世纪的一连串火星轨道和着陆探测计划的开始。

    1996年11月，美国发射“火星全球勘探者”飞船。“火星全球勘探者”在1997年9月进入火星轨道，这是人类成功地送入火星的第一个轨道器。

    “火星探路者”终于找到了... -->>
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