【視頻】宇宙行星之間的運轉(zhuǎn)全集
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宇宙行星之間的運轉(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,從古典時代的神圣的游星演化到科學(xué)時代的實在的實體,人們對行星的認(rèn)識是隨著歷史在不停地進化,而概念已經(jīng)不僅延伸到太陽系,而且還到達了其他太陽系外系統(tǒng)。 從遠古時代起,五個肉眼可見的經(jīng)典行星就已經(jīng)被人們熟知,他們對神學(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是相對于其他星星如何移動跨越天空。古希臘人把這些光點叫做“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)。會有這種認(rèn)識的原因是,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的認(rèn)為,地球是堅實且穩(wěn)定的,應(yīng)該是靜止的而不是會移動的。 行星是如何形成的呢?在一個恒星邊上,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)時至少有幾十億的星子圍繞太陽運動。星子之間作用規(guī)律是:兩個星子如果大小差距懸殊,并且彼此的速度不大,碰撞以后,小星子就會被大星子吸引而被吃掉。這樣,大的星子越來越大。如果兩個星子大小差不多,彼此速度很大,他們碰撞后就會破裂,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)時比較大的星子,無數(shù)小行星就是當(dāng)時互相吞并時期沒有被吃的幸運兒。 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,但那時的地球只是一團混沌的物質(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·阿拉莫斯國家實驗室物理學(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,它們會進一步地靠近特大質(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)家測定多少黑洞會噴射行星以及它們是如何排斥噴射行星的?!蓖瑫r,他們也承認(rèn)開展此項研究是很不容易的,現(xiàn)有的太空望遠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到709公里/秒,它們在銀河系引力束縛下速度可能會更慢,估計這些行星被噴射時的初始速度達到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《抗議冥王星降級請愿書》,嚴(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《抗議冥王星降級請愿書》 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《抗議冥王星降級請愿書》,嚴(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)合會上對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“這是個草率的決議”。 據(jù)了解,第26屆國際天文學(xué)聯(lián)合會會期為10天,很多專家由于經(jīng)費問題,沒有等到最后投票的時刻已經(jīng)先行離開,實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。在請愿書中,這些科學(xué)家指出,參加布拉格會議投票的天文學(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”負責(zé)人阿蘭·斯登、美國行星科學(xué)學(xué)院的馬克·塞克斯等等。他們還在請愿書倡議反對冥王星降級的天文學(xué)家繼續(xù)簽名。阿蘭·斯登在接受媒體采訪時說:“對該問題的爭論不會因24號得決議停止。因為有來自75個國家2500多位的國際天文學(xué)會,只有 300人參與了投票。這是個草率的決議,是糟糕的科學(xué)。一切都沒有結(jié)束?!?/FONT> 剛剛參加完此次會議回國的北京天文館館長朱進博士向本報記者介紹說,這次國際天文學(xué)聯(lián)合會的一項很重要的決定,就是把行星和太陽系的其他天體分為三個不同的類別來定義。 行星的定義有三個要求: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個行星。 相對于表決程序上的欠妥,參加請愿的科學(xué)家最不能接受的正是新的行星定義。 對于行星定義的第二條,請愿的天文學(xué)家認(rèn)為,新的定義運用的是動力學(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。因為在這些體系的定義中,動力學(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,參加表決會議的威廉斯大學(xué)天文學(xué)家杰·帕薩克弗也仍然堅持冥王星是一顆行星。他說:“這次會議的精神在于對未來科學(xué)發(fā)現(xiàn)和行為的規(guī)范,但不應(yīng)是對過去的否定?!?/FONT> 洛威爾天文臺主任米李斯也表示,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,小行星的數(shù)目大概可能會有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。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,這顆行星在遠古時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:除了離太陽很遠時以外,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)從地球上不同地點觀察時,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的結(jié)論。彗星屬于太陽系 小天體。每當(dāng)彗星接近太陽時,它的亮度迅速地增強。對離太陽相當(dāng)遠的彗星的觀察表明它們沿著被高度拉長的橢圓運動,而且太陽是在這橢圓的一個焦點上,與開普勒第一定律一致。彗星大部分的時間運行在離太陽很遠的地方,在那里它們是看不見的。只有當(dāng)它們接近太陽時才能見到。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相繼出現(xiàn)。 歷史上第一個被觀測到相繼出現(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,它每次通過太陽時都被觀測到了。它一次是在1986年通過的。離太陽很遠時彗星的亮度很低,而且它的光譜單純是反射陽光的光譜。當(dāng)彗星進入離太陽8個天文單位以內(nèi)時,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)生這種變化是因為組成彗星的固體物質(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108千米或1天文單位。 科學(xué)家估計一般接近太陽距離只有幾個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,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)上繞太陽運行的一種質(zhì)量較小的云霧狀小天體。 |
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