【視頻】宇宙行星之間的運(yùn)轉(zhuǎn)全集
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宇宙行星之間的運(yùn)轉(zhuǎn)內(nèi)容簡介:
浩瀚夜空中,閃爍著的與若隱若現(xiàn)的星星美麗而又神秘,從古典時(shí)代的神圣的游星演化到科學(xué)時(shí)代的實(shí)在的實(shí)體,人們對(duì)行星的認(rèn)識(shí)是隨著歷史在不停地進(jìn)化,而概念已經(jīng)不僅延伸到太陽系,而且還到達(dá)了其他太陽系外系統(tǒng)。 從遠(yuǎn)古時(shí)代起,五個(gè)肉眼可見的經(jīng)典行星就已經(jīng)被人們熟知,他們對(duì)神學(xué)、宗教宇宙學(xué)和古代天文學(xué)都有重要的影響。在古代,天文學(xué)家記錄了一些特定的光點(diǎn)是相對(duì)于其他星星如何移動(dòng)跨越天空。古希臘人把這些光點(diǎn)叫做“πλ?νητε? ?στ?ρε?”(即planetes asteres,游星)或簡單的稱為“πλαν?τοι”(planētoi,漫游者),今天的英文名稱行星(planet)就是由此演化出來的。在古代希臘、中國、巴比倫和實(shí)際上所有前現(xiàn)代文明中,是人們幾乎普遍的相信,地球是宇宙的中心,并且所有的“行星”都圍繞著地球旋轉(zhuǎn)。會(huì)有這種認(rèn)識(shí)的原因是,人們每天都看到星星圍繞著地球旋轉(zhuǎn),而且看起來好像是常識(shí)的認(rèn)為,地球是堅(jiān)實(shí)且穩(wěn)定的,應(yīng)該是靜止的而不是會(huì)移動(dòng)的。 行星是如何形成的呢?在一個(gè)恒星邊上,可能吸收了比較多的宇宙灰塵聚集,拿太陽舉例:太陽大約在40億年前,就吸收很多灰塵,灰塵之間互相碰撞,粘到一起。長期以來,出現(xiàn)了大量的行星胚叫做星子,當(dāng)時(shí)至少有幾十億的星子圍繞太陽運(yùn)動(dòng)。星子之間作用規(guī)律是:兩個(gè)星子如果大小差距懸殊,并且彼此的速度不大,碰撞以后,小星子就會(huì)被大星子吸引而被吃掉。這樣,大的星子越來越大。如果兩個(gè)星子大小差不多,彼此速度很大,他們碰撞后就會(huì)破裂,形成許多小塊,而后,這些小塊又陸續(xù)被大星子吃掉。這樣,星子越來越少。大行星就是當(dāng)時(shí)比較大的星子,無數(shù)小行星就是當(dāng)時(shí)互相吞并時(shí)期沒有被吃的幸運(yùn)兒。 過去說法是:在太陽系形成初期,99%以上的物質(zhì)向中心聚合成為太陽,周圍還有部分散在的物質(zhì)碎片圍繞著太陽旋轉(zhuǎn),經(jīng)過很長一段時(shí)間的碰撞和引力作用,散在的碎片逐漸聚合成了九大行星,但那時(shí)的地球只是一團(tuán)混沌的物質(zhì),又經(jīng)過了幾十萬年,物質(zhì)逐漸冷卻凝固,形成了地球的初步形態(tài),再經(jīng)過幾十萬年,由于地球的引力作用,由地球內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體噴出后被保存在地球周圍,形成了大氣層,并由氫氣和氧氣化合成了水,再然后經(jīng)過太陽的能量輻射,地球本身的電場、磁場作用和適宜的生存環(huán)境,由水中產(chǎn)生了有機(jī)物,也就是一切生命的祖先…… 有研究認(rèn)為:行星是從黑洞中產(chǎn)生的。 并為此找到了確鑿的證據(jù):銀河系中央的小型黑洞能夠超速“噴射”行星。在此之前,科學(xué)家認(rèn)為只有特大質(zhì)量黑洞才能以超速噴射行星。行星研究人員稱,實(shí)際上小型黑洞要比特大質(zhì)量黑洞噴射更多數(shù)量的行星。1988年,美國洛斯·阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室物理學(xué)者杰克---希爾斯預(yù)言,銀河系中央的特大質(zhì)量黑洞能破壞雙子行星平衡,束縛一顆行星,并以超高速將另一顆行星噴射出銀河系。自2004年以來,天文學(xué)家共發(fā)現(xiàn)9顆被特大質(zhì)量黑洞高速排斥的行星,他們推測這種特大質(zhì)量黑洞的質(zhì)量是太陽的360萬倍。然而,美國哈佛--史密森天文物理中心賴安---奧利里和阿維---利奧伯從事的研究表明,銀河系中央許多小型黑洞噴射出大量行星。 這些小型黑洞的質(zhì)量大約只有太陽的10倍,一些研究認(rèn)為銀河系中央至少有25000個(gè)小型黑洞圍繞在特大質(zhì)量黑洞附近。當(dāng)某些小型黑洞將行星噴射出銀河系時(shí),它們會(huì)進(jìn)一步地靠近特大質(zhì)量黑洞。利奧伯說,“小型黑洞比特大質(zhì)量黑洞排斥噴射行星的速度更快!研究被噴射行星的軌跡和速度將有助于天文學(xué)家測定多少黑洞會(huì)噴射行星以及它們是如何排斥噴射行星的?!蓖瑫r(shí),他們也承認(rèn)開展此項(xiàng)研究是很不容易的,現(xiàn)有的太空望遠(yuǎn)鏡無法觀測到銀河系中央特大質(zhì)量黑洞區(qū)域,該區(qū)域濃縮存在著許多小型黑洞。 研究人員推測,被特大質(zhì)量噴射的行星速度達(dá)到709公里/秒,它們?cè)阢y河系引力束縛下速度可能會(huì)更慢,估計(jì)這些行星被噴射時(shí)的初始速度達(dá)到1200公里/秒。然而,被小型黑洞噴射的行星速度要更快,行星在小型黑洞的排斥作用下可達(dá)到2000公里/秒速度脫離銀河系。 就在行星的新定義公布后不久,12名天文學(xué)家聯(lián)名在英國《自然》雜志網(wǎng)絡(luò)版公開發(fā)表了《抗議冥王星降級(jí)請(qǐng)?jiān)笗?,?yán)重質(zhì)疑數(shù)百位天文學(xué)家通過投票表決的方式讓冥王星離開“行星寶座”的做法。按照新的行星定義的第三條來要求,地球可能也會(huì)被開除。 12位天文學(xué)家在《自然》網(wǎng)絡(luò)版發(fā)表《抗議冥王星降級(jí)請(qǐng)?jiān)笗?/FONT> 2006年8月31日,12名天文學(xué)家聯(lián)名在英國《自然》雜志網(wǎng)絡(luò)版公開發(fā)表了《抗議冥王星降級(jí)請(qǐng)?jiān)笗?,?yán)重質(zhì)疑數(shù)百位天文學(xué)家通過投票表決的方式讓冥王星離開“行星寶座”的做法。天文學(xué)家們還表示,第26屆國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)上對(duì)新的行星的定義也不完全準(zhǔn)確。 據(jù)稱,投票天文學(xué)家只占全球天文學(xué)家5%,有專家稱“這是個(gè)草率的決議”。 據(jù)了解,第26屆國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)會(huì)期為10天,很多專家由于經(jīng)費(fèi)問題,沒有等到最后投票的時(shí)刻已經(jīng)先行離開,實(shí)際參加冥王星地位表決的專家只有幾百人,這樣的投票規(guī)模遭到了聯(lián)名情愿的天文學(xué)家的質(zhì)疑。在請(qǐng)?jiān)笗?,這些科學(xué)家指出,參加布拉格會(huì)議投票的天文學(xué)家僅僅占全球天文學(xué)家的不足百分之五。這樣的比例作出這樣重大的決定實(shí)在缺乏說服力。 這12名簽名的天文學(xué)家包括美國宇航局“新地平線號(hào)”負(fù)責(zé)人阿蘭·斯登、美國行星科學(xué)學(xué)院的馬克·塞克斯等等。他們還在請(qǐng)?jiān)笗h反對(duì)冥王星降級(jí)的天文學(xué)家繼續(xù)簽名。阿蘭·斯登在接受媒體采訪時(shí)說:“對(duì)該問題的爭論不會(huì)因24號(hào)得決議停止。因?yàn)橛衼碜?5個(gè)國家2500多位的國際天文學(xué)會(huì),只有 300人參與了投票。這是個(gè)草率的決議,是糟糕的科學(xué)。一切都沒有結(jié)束。” 剛剛參加完此次會(huì)議回國的北京天文館館長朱進(jìn)博士向本報(bào)記者介紹說,這次國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)的一項(xiàng)很重要的決定,就是把行星和太陽系的其他天體分為三個(gè)不同的類別來定義。 行星的定義有三個(gè)要求:一是位于圍繞太陽的軌道上;二是有足夠大的質(zhì)量使其表面達(dá)到流體靜力平衡的形狀(近于球形);最后是已經(jīng)清空了其軌道附近的區(qū)域。符合這些要求的也只有1900年前發(fā)現(xiàn)的8個(gè)行星。 相對(duì)于表決程序上的欠妥,參加請(qǐng)?jiān)傅目茖W(xué)家最不能接受的正是新的行星定義。 對(duì)于行星定義的第二條,請(qǐng)?jiān)傅奶煳膶W(xué)家認(rèn)為,新的定義運(yùn)用的是動(dòng)力學(xué)而不是物質(zhì)本身的特性,這種特性是決定能否成為一顆行星的必要條件。而且這個(gè)結(jié)果將影響到天文學(xué)其他體系的定義,比如恒星、星系、星云甚至小行星。因?yàn)樵谶@些體系的定義中,動(dòng)力學(xué)并不是決定性因素。 按照新的行星定義的第三條來要求,地球可能也會(huì)被開除。 這些天文學(xué)家指出,如果按照新定義的第三條,那么像是地球、木星這樣的行星也不符合定義,也要被“開除”。新的定義第三條說,行星要有足夠引力以清空其軌道附近的區(qū)域。如果按照這樣的定義,地球、土星、木星它們的軌道之間都有很多的小行星,這樣它們就不能被認(rèn)為是“清空軌道附近區(qū)域”。 除這些簽名的天文學(xué)家外,參加表決會(huì)議的威廉斯大學(xué)天文學(xué)家杰·帕薩克弗也仍然堅(jiān)持冥王星是一顆行星。他說:“這次會(huì)議的精神在于對(duì)未來科學(xué)發(fā)現(xiàn)和行為的規(guī)范,但不應(yīng)是對(duì)過去的否定?!?/FONT> 洛威爾天文臺(tái)主任米李斯也表示,他希望的是增加新的行星,而不是排除冥王星。 至今為止在太陽系內(nèi)一共已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了約70萬顆小行星,但這可能僅是所有小行星中的一小部分,只有少數(shù)這些小行星的直徑大于100千米。到1990年代為止最大的小行星是谷神星,但近年在柯伊伯帶(Kuiper Belt)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的一些小行星的直徑比谷神星要大,比如2000年發(fā)現(xiàn)的伐樓那(Varuna)的直徑為900千米,2002年發(fā)現(xiàn)的夸歐爾(Quaoar)直徑為1280千米,2004年發(fā)現(xiàn)的2004 DW的直徑甚至達(dá)1800千米。2003年發(fā)現(xiàn)的塞德娜(小行星90377)位于柯伊伯帶以外,其直徑約為1500千米。 根據(jù)估計(jì),小行星的數(shù)目大概可能會(huì)有50萬。最大的小行星直徑也只有1000 公里左右,微型小行星則只有鵝卵石一般大小。 直徑超過 240 公里的小行星約有 16 個(gè)。它們都位于地球軌道內(nèi)側(cè)到土星的軌道外側(cè)的太空中。而絕大多數(shù)的小行星都集中在火星與木星軌道之間的小行星帶。其中一些小行星的運(yùn)行軌道與地球軌道相交,曾有某些小行星與地球發(fā)生過碰撞。 小行星是太陽系形成后的物質(zhì)殘余。有一種推測認(rèn)為,它們可能是一顆神秘行星的殘骸,這顆行星在遠(yuǎn)古時(shí)代遭遇了一次巨大的宇宙碰撞而被摧毀。但從這些小行星的特征來看,它們并不像是曾經(jīng)集結(jié)在一起。如果將所有的小行星加在一起組成一個(gè)單一的天體,那它的直徑只有不到 1500 公里——比月球的半徑還小。 彗星:除了離太陽很遠(yuǎn)時(shí)以外,彗星的長長的明亮稀疏的彗尾,在過去給人們這樣的印象,即認(rèn)為彗星很靠近地球,甚至就在我們的大氣范圍之內(nèi)。1577年第谷指出當(dāng)從地球上不同地點(diǎn)觀察時(shí),彗星并沒有顯出方位不同:因此他正確地得出它們必定很遠(yuǎn)的結(jié)論。彗星屬于太陽系 小天體。每當(dāng)彗星接近太陽時(shí),它的亮度迅速地增強(qiáng)。對(duì)離太陽相當(dāng)遠(yuǎn)的彗星的觀察表明它們沿著被高度拉長的橢圓運(yùn)動(dòng),而且太陽是在這橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上,與開普勒第一定律一致。彗星大部分的時(shí)間運(yùn)行在離太陽很遠(yuǎn)的地方,在那里它們是看不見的。只有當(dāng)它們接近太陽時(shí)才能見到。大約有40顆彗星公轉(zhuǎn)周期相當(dāng)短(小于100年),因此它們作為同一顆天體會(huì)相繼出現(xiàn)。 歷史上第一個(gè)被觀測到相繼出現(xiàn)的同一天體是哈雷彗星,牛頓的朋友和捐助人哈雷(1656一1742年)在1705年認(rèn)識(shí)到它是周期性的。它的周期是76年。歷史記錄表明自從公元前240年也可能自公元前466年來,它每次通過太陽時(shí)都被觀測到了。它一次是在1986年通過的。離太陽很遠(yuǎn)時(shí)彗星的亮度很低,而且它的光譜單純是反射陽光的光譜。當(dāng)彗星進(jìn)入離太陽8個(gè)天文單位以內(nèi)時(shí),它的亮度開始迅速增長并且光譜急劇地變化??茖W(xué)家看到若干屬于已知分子的明亮譜線。發(fā)生這種變化是因?yàn)榻M成彗星的固體物質(zhì)(彗核)突然變熱到足以蒸發(fā)并以叫做彗發(fā)的氣體云包圍彗核。太陽的紫外光引起這種氣體發(fā)光。彗發(fā)的直徑通常約為105千米,但彗尾常常很長,達(dá)108千米或1天文單位。 科學(xué)家估計(jì)一般接近太陽距離只有幾個(gè)天文單位的彗星將在幾千年內(nèi)瓦解。公元1066年,諾曼人入侵英國前夕,正逢哈雷彗星回歸。當(dāng)時(shí),人們懷有復(fù)雜的心情,注視著夜空中這顆拖著長尾巴的古怪天體,認(rèn)為是上帝給予的一種戰(zhàn)爭警告和預(yù)示。后來,諾曼人征服了英國,諾曼統(tǒng)帥的妻子把當(dāng)時(shí)哈雷彗星回歸的景象繡在一塊掛毯上以示紀(jì)念。中國民間把彗星貶稱為“掃帚星”、“災(zāi)星”。像這種把彗星的出現(xiàn)和人間的戰(zhàn)爭、饑荒、洪水、瘟疫等災(zāi)難聯(lián)系在一起的事情,在中外歷史上有很多。彗星是在扁長軌道(極少數(shù)在近圓軌道)上繞太陽運(yùn)行的一種質(zhì)量較小的云霧狀小天體。 |
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