夜幕降臨,我們遙望星空,天空群星璀璨。星星深處,一條白色的光帶像天河一樣橫跨夜空,這就是銀河,是銀河系的主體。
遙望夜空,銀河足以引起人們地震撼和遐想:銀河系由一千二百億顆恒星及大量的星團、星云、星際氣體、星際塵埃組成。我們生活的太陽(yáng)系就在銀河系之中,因此,從地球上看銀河系便是一條狹長(cháng)的天河,滿(mǎn)天的星辰絕大多數也屬于銀河系,我們能分辨它們,只是因為它們距離我們較近。
轉自探索者博客
遙望星空:銀河系
銀河系的直徑約為10萬(wàn)光年,中心厚度約為1.2萬(wàn)光年。光速是宇宙中最快的,每秒約30萬(wàn)公里,一束光從銀河系的一端走到另一端需要10萬(wàn)年時(shí)間,可以想像銀河系是十分巨大的。假如人類(lèi)乘坐光速火箭在銀河系內探尋地外生命,將受到人壽命的限制,不會(huì )走得很遠。不過(guò),按照愛(ài)因斯坦相對論,接近光速的旅行,能使時(shí)空彎曲,時(shí)間會(huì )變慢、空間會(huì )縮短,這就擴大了人類(lèi)的探索范圍。還有“蟲(chóng)洞”理論,宇宙中可能存在的連接兩個(gè)不同時(shí)空的狹窄隧道,透過(guò)“蟲(chóng)洞”可以做瞬時(shí)間的空間轉移或者做時(shí)間旅行?!跋x(chóng)洞”的本質(zhì)仍然是時(shí)空彎曲,有個(gè)形象的比喻:在一張紙上畫(huà)一條水平直線(xiàn),直線(xiàn)的兩端畫(huà)兩個(gè)圓點(diǎn),兩個(gè)圓點(diǎn)之間就有一定距離。以水平直線(xiàn)的中心作一條垂直虛線(xiàn),將紙沿虛線(xiàn)對折,兩個(gè)圓點(diǎn)上下重疊,這時(shí),兩個(gè)圓點(diǎn)的距離就很近了。相距10萬(wàn)光年,通過(guò)“蟲(chóng)洞”會(huì )瞬間到達。
銀河系的年齡大約是130——140億歲,它的依據是長(cháng)壽命放射性核的衰變時(shí)間(半衰期)及“大爆炸”理論。釷的半衰期是140億年。用當代最大的天文望遠鏡,加上高分辨率光譜儀,已經(jīng)能夠檢測到恒星的釷,并作出相應的年齡估算;“大爆炸”發(fā)生在140億年前,假定從大爆炸到銀河系形成所相隔的時(shí)間為10億年,那么上述由核紀年法測定的銀河系年齡與宇宙年齡是相容的。
銀河系的總體結構是:銀河系物質(zhì)的主要部分組成一個(gè)薄薄的圓盤(pán),叫做銀盤(pán),銀盤(pán)中心隆起的近似于球形的部分叫核球,這里恒星高度密集,其中心有一個(gè)很小的致密區,稱(chēng)銀核,銀核中心質(zhì)量極高,引力極大,就是光也會(huì )被全部吸收,形成“黑洞”,所有恒星及星際物質(zhì)圍繞著(zhù)“黑洞”旋轉;銀盤(pán)中心外面是一個(gè)范圍更大、近于球狀分布的系統,恒星密度較低,叫作銀暈;銀暈外面還有銀冕,無(wú)恒星分布,但存在一個(gè)大致呈球形的巨大射電輻射的區域。
銀河系是一個(gè)旋渦星系,具有旋渦結構,有的天文學(xué)家認為銀河系是一個(gè)棒旋星系,由銀心和旋臂組成。銀心是恒星高度密集區,銀心外是呈順時(shí)針?lè )较蛐D的旋臂,從里向外依次是:人馬座旋臂,獵戶(hù)座臂,英仙座旋臂,3000秒差距旋臂(也有資料稱(chēng)天鵝座旋臂)。旋臂由恒星和星際物質(zhì)組成,我們的太陽(yáng)系位于獵戶(hù)座旋臂內側。關(guān)于銀河系旋臂有許多版本,現采用的是四大旋臂的說(shuō)法。
銀河系雖然巨大,但它卻是整個(gè)宇宙的滄海一粟。目前,人類(lèi)利用哈勃空間望遠鏡觀(guān)測,估算出的宇宙星系數量約1250億個(gè),宇宙中的星系遠遠大于這個(gè)數,因為哈勃空間望遠鏡并沒(méi)有看到宇宙的邊緣。
遙望星空:北極星北極星是小熊星座中最亮的一顆恒星,又稱(chēng)小熊座a星、紫微星或紫微垣。北極星偏離北天極只有45分,幾乎正對著(zhù)地球自轉軸的北極,從地球北半球上看,它的位置幾乎不變,直指正北,因此可以靠它來(lái)辨別方向。
地球是圍繞著(zhù)地軸進(jìn)行自轉的,而北極星正處在地軸的北部延長(cháng)線(xiàn)上,所以夜晚看天空北極星是不動(dòng)的,而且在頭頂偏北方向。雖然在一年四季里,由于地球繞太陽(yáng)公轉,地軸傾斜的方向也發(fā)生變化,但是北極星距地球距離遠遠大于地球公轉半徑,所以地球公轉帶來(lái)的地軸變化可以忽略不計。于是一年四季里,我們看到在天空的北極星位置好像都是在正北方不動(dòng)的,其實(shí)只是我們肉眼觀(guān)察不到細微的變化,覺(jué)得地軸一直指向于北極星。
北極星距離地球約323光年,質(zhì)量大約是太陽(yáng)的5倍。它是一個(gè)三合星系統,較遠的伴星(Polaris B)使用小型望遠鏡就可以清楚觀(guān)測到,較近的那顆伴星(Polaris)因距離北極星太近而且太暗而無(wú)法看見(jiàn)。
茫茫夜空,怎么尋找北極星呢?這需要借助北斗星定位。北斗星由七顆明亮的星星組成,形似斗勺,在北部天空大熊座,易于辨認。
北斗星又稱(chēng)北斗七星,這七顆星星的中國名稱(chēng)分別是:天樞、天璇、天璣、天權、玉衡、開(kāi)陽(yáng)、搖光。北斗星由兩部分組成:天樞、天璇、天璣、天權四星組成“斗魁”,又叫“璇璣”;玉衡、開(kāi)陽(yáng)、搖光三星組成“斗柄”,又叫“斗杓”。從天璇過(guò)天樞作一條延長(cháng)線(xiàn),大約五倍距離那顆明亮的星星就是北極星。
由于北極星幾乎正對著(zhù)地球自轉軸的北極,地球的公轉和自轉,使生活在北半球的人看到天空中的星辰都圍繞它按順時(shí)針?lè )较蛐D,北極星成為整個(gè)夜空的中心。人類(lèi)圍繞北極星觀(guān)測天象,不僅能判斷方向,還可以推測時(shí)間,甚至確定季節。北斗星一年繞北極星旋轉可以顯現一年四季,古人云:斗柄東指,天下皆春;斗柄南指,天下皆夏;斗柄西指,天下皆秋;斗柄北指,天下皆冬。
認識了北極星,我們就能以它為參照系,在廣緲的夜空中翱翔,探尋88個(gè)星座中的奧秘。
遙望星空:仙女座星云仙女座位于天空北半球,它由仙女座α:壁宿二、仙女座β:奎宿九、仙女座γ:天大將軍一(它是一個(gè)雙星系統,主星為黃色,伴星為藍色)、仙女座δ:奎宿五、仙女座ε:奎宿四、仙女座ζ:奎宿二、仙女座η:奎宿一等7顆主星組成,它的中心還有一個(gè)橢圓形白色云團,這就是著(zhù)名的仙女座星云。
仙女座星云又稱(chēng)仙女座星系、M31或NGC224,它不屬于銀河系,是和銀河系一樣的星系,距離我們220萬(wàn)光年。它比銀河系還要大,大約16萬(wàn)光年,由4000多億顆恒星和星際物質(zhì)組成,這些恒星可以劃分成20多個(gè)群落,這可能是仙女座星系“吞噬”的較小星系。
仙女座星系是個(gè)一巨型旋渦星系,中間是恒星密集區,從亮核伸展出兩條細而緊的旋臂。周?chē)€有幾個(gè)很小的星系,它們構成該星系群中的一個(gè)次群,即仙女星系次群。
1924年,哈勃在照相底片上認出仙女座星系旋臂上的造父變星,并根據周光關(guān)系算出距離,確認它是銀河系之外的恒星系統。造父變星是變星的一種,它的光變周期(即亮度變化一周的時(shí)間)與它的光度成正比,因此可用于測量星際和星系際的距離。
仙女座星系、銀河系和其他30多個(gè)星系共同組成一個(gè)更大的星系集團--本星系群。本星系群中的全部星系覆蓋一塊直徑大約1000萬(wàn)光年的區域。本星系群又屬于范圍更大的室女座超星系團。
仙女座星系是距離我們銀河系最近的大星系,這兩個(gè)星系正在相互靠近對方,在大約30億年后兩者可能會(huì )碰撞,在融合過(guò)程中將會(huì )暫時(shí)形成一個(gè)明亮的、結構復雜的混血星系。一系列恒星將被拋散,星系中大部分游離的氣體也將會(huì )被壓縮產(chǎn)生新的恒星。大約再過(guò)幾十億年后,星系的旋臂將會(huì )消失,兩個(gè)螺旋星系將會(huì )融合成一個(gè)巨大的橢圓星系。不過(guò),兩星系的碰撞、融合只發(fā)生在遙不可及的未來(lái),人類(lèi)大可不必為此“憂(yōu)天”。
在沒(méi)有月亮的晴朗夜空,我們可以看到仙女座星云,這是人類(lèi)用肉眼看到的最遠的天體了。尋找仙女座星云要通過(guò)仙后座,仙后座五顆主星組成一個(gè)“W”形,掛在北部天空,很好識別。從北極星引一條線(xiàn),通過(guò)仙后座一顆叫王良四的恒星,向前延伸,就可以看到仙女座星云。幾顆圍繞在仙女座星云影像旁的亮星,其實(shí)是我們銀河系里的星星,比起背景白色云團要近得很多。
美麗的仙女座星云!
中國古代牛郎織女的故事記載于《荊楚歲時(shí)記》:天河之東有織女,天帝之女也,年年機杼(zhù)勞役,織成云錦天衣。天帝憐其獨處,許嫁河西牽牛郎,嫁后遂廢織紉。天帝怒,責令歸河東,許一年一度相會(huì )。涉秋七日,鵲首無(wú)故皆髡(kūn),相傳是日河鼓輿織女會(huì )於漢東,役烏鵲為梁以渡,故毛皆脫去。
后來(lái)這個(gè)故事有了一些變化:南陽(yáng)城牛家莊有一個(gè)孤兒牛郎,和哥嫂分家后,靠一頭老牛自耕自食。這條老牛很通靈性,有一天,織女和眾仙女下凡在河里洗澡,老牛勸牛郎去取拿織女的衣服,織女便做了牛郎的妻子?;楹?,他們男耕女織,生了一兒一女,生活美滿(mǎn)幸福。不料王母娘娘知道此事大怒,派遣天神捉織女回天庭問(wèn)罪。老牛以死相救,牛郎披著(zhù)牛皮,擔著(zhù)兩個(gè)兒女追趕。眼看就要追上織女了,王母娘娘拔下頭上的金簪,在天空劃出了一條波濤滾滾的銀河,牛郎無(wú)法過(guò)河,只能在河邊與織女遙望對泣。王母娘娘無(wú)奈,只好允許牛郎織女每年七月七日會(huì )面一次。他們堅貞的愛(ài)情感動(dòng)了喜鵲,七夕那天,無(wú)數喜鵲飛來(lái),用身體搭成一道跨越天河的鵲橋,讓牛郎織女在天河上相會(huì )。農歷的七月七日正當雨季,這一天常常下雨,人們便說(shuō)這是牛郎織女的眼淚。還有一些少男少女趴在葡萄架下面,據說(shuō)可以聽(tīng)到牛郎織女的悄悄話(huà)。
從此,牛郎和他的兒女就住在了天上,隔著(zhù)一條天河,和織女遙遙相望。在秋夜天空的繁星當中,我們可以看見(jiàn)銀河兩邊有兩顆較亮的星星,晶瑩地閃爍著(zhù),那就是牽牛星和織女星。
牽牛星,又稱(chēng)牛郎星、河鼓二,屬天鷹座的恒星,是非常著(zhù)名的亮星,呈銀白色,亮度在夜空中排名第十二。它距地球16.7光年,直徑為太陽(yáng)直徑的1.6倍,表面溫度在7000℃左右,自轉一周為7小時(shí)。
牽牛星左右各有一顆小星星(河鼓一和河鼓三),好像一個(gè)人挑著(zhù)扁擔。人們說(shuō):這是牛郎挑著(zhù)他的兩個(gè)兒女。
織女星,又稱(chēng)織女一,橢球形,是天琴座中最明亮的恒星,呈青白色,亮度在夜空中排名第五。它距地球25.3光年,直徑為太陽(yáng)直徑的2.26(半短軸)至2.78(半長(cháng)軸)倍,表面溫度在9600℃左右,每12.5小時(shí)自轉一周。
織女星對著(zhù)銀河的一面有四顆小星星(天琴ζ、天琴β、天琴γ、天琴δ)組成一個(gè)菱形,好像織布的梭子。這是織女一邊織布,一邊抬頭望著(zhù)銀河對岸的牛郎和她的兩個(gè)兒女。
牽牛星和織女星都比太陽(yáng)大,織女星又比牽牛星大,它們的表面溫度都比太陽(yáng)高得多。
牽牛星和織女星相距16光年,它們隔銀河相望,卻十分遙遠,就是乘坐光速火箭,在鵲橋中心見(jiàn)面,也得足足8年時(shí)間。
要在夜空中找到牽牛星和織女星,最好是選擇夏季夜晚。以北極星為中心,在北斗星斜對面,先找到銀河,就會(huì )看到三顆明亮的星星天鷹座牽牛星、天琴座織女星和天鵝座天津四組成的近似的直角三角形,這就是著(zhù)名的“夏季大三角”,其中牽牛星兩邊有兩顆小星星,織女星一邊有四顆星星組成的菱形。
七夕夜晚,望著(zhù)天空上的牽牛星和織女星,那個(gè)古老的故事仿佛又顯現在眼前,揮之不去……
夜空中的牽牛星和織女星
夏季大三角
遙望星空:太陽(yáng)系
行星,通常指自身不發(fā)光,環(huán)繞著(zhù)恒星運行的天體。
太陽(yáng)系有八大行星,依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。曾經(jīng)的第九大行星冥王星,因其質(zhì)量太小,2006年08月24日被國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì )降為矮行星。
在地球上用肉眼可以直接觀(guān)測到的行星有水星、金星、火星、木星、土星五顆,天王星、海王星因距離地球太遠,只能通過(guò)望遠鏡才能看到它們。
恒星在夜空中的相對位置是固定的,而行星則不同,它們相對位置并不固定,像匆匆行走的來(lái)客在夜空中漫步,因此才把它們叫作行星。行星反射太陽(yáng)的光,由于離地球很近,因此它們看上去比恒星亮一些。
怎樣才能在夜空中找到水星、金星、火星、木星和土星呢?
水星和金星在地球之內,屬于內行星,靠近太陽(yáng),只有在太陽(yáng)升起前或者太陽(yáng)落山后在東方和西方地平線(xiàn)附近看到這兩顆行星。
水星在太陽(yáng)系最內側,是八大行星中最小的,直徑約4879公里,自轉周期58.646天,公轉周期87.969天。它是一顆巖石球體,幾乎沒(méi)有大氣。水星離太陽(yáng)的距離很近,一年中有幾個(gè)月被太陽(yáng)擋住無(wú)法看到,它的亮度不是很大,與天上普通亮星差不多,一般人很難看到。
金星在水星和地球之間,和地球很相似,直徑約12103.6公里,自轉周期243天,公轉周期224.71天,它的自轉周期比公轉周期還長(cháng),是主要行星中自轉最慢的;它的自轉方向與其它大行星相反,自東向西旋轉。金星也是一顆巖石球體,有濃厚的大氣層,由二氧化碳和少量的氮氣組成,能很好地反射陽(yáng)光,它的亮度比最亮的恒星天狼星還要亮,是夜空中是僅次于月亮的天體。清晨升起時(shí)人稱(chēng)啟明星,傍晚降落時(shí)人稱(chēng)長(cháng)庚星。
火星、木星和土星在地球之外,屬于外行星,它們在夜空中的位置與地球及火星、木星、土星的運行軌道和位置有關(guān),都在黃道附近,細心觀(guān)察黃道12星座,有三顆星星的位置每天都在變動(dòng),那就是火星、木星和土星。
火星在地球外側,與地球相鄰,它比地球略小,直徑約6790公里,自轉周期24小時(shí)37分22.6秒,公轉周期687天?;鹦腔旧鲜巧衬行?,地表沙丘、礫石遍布,沒(méi)有穩定的液態(tài)水體,沙塵懸浮其中,每年常有塵暴發(fā)生,它有稀薄的大氣,主要是二氧化碳?;鹦怯幸粋€(gè)明顯的特征,它的光發(fā)紅色,像燃燒的火。2013年12月公布的探測資料表明,火星上存在已干涸遠古湖泊,或有生命出現證據。
木星在火星以外,是太陽(yáng)系中最大的行星,它的質(zhì)量是其它七個(gè)行星質(zhì)量的總和的2.5倍,赤道直徑為142984公里,自轉周期9小時(shí)50分30秒,是太陽(yáng)系中自轉最快的行星,公轉周期11.86年。木星是一個(gè)液態(tài)行星,最外層是木星的大氣。木星體積巨大,反射太陽(yáng)光的能力也強,是夜空中僅次于月亮和金星的亮星。木星并不是正球形的,而是兩極扁,赤道鼓的三軸不等橢球體,它有66顆衛星,其中最大的一顆衛星木衛三,直徑5262千米,比水星還要大。
土星在木星和天王星之間,是太陽(yáng)系中第二大行星,直徑為119300公里,自轉周期10小時(shí)32分35秒,公轉周期29.4年。土星是液態(tài)行星,有一個(gè)較厚的液態(tài)金屬層,其次是一層液體氫和氦,外圍的大氣層包括96.3%的氫和3.25%的氦,還有氨、乙炔、乙烷、磷化氫和甲烷。土星外有一個(gè)美麗的光環(huán)圍著(zhù)它旋轉,由直徑在7.6厘米——9米之間的冰塊組成,土星環(huán)只有借助望遠鏡才能看到。土星的亮度有些變化,當土星光環(huán)有最大視面積時(shí),土星顯得亮一些;當視線(xiàn)正好與光環(huán)平面重合時(shí),光環(huán)便呈現為一條直線(xiàn),土星就顯得暗些,二者之間的亮度大約相差3倍。
太陽(yáng)及八大行星
太陽(yáng)系中還有許多小行星,大部分小行星的運行軌道在火星和木星之間,稱(chēng)為小行星帶。另外在海王星以外也分布有小行星,這片地帶稱(chēng)為柯伊伯帶。小行星是類(lèi)似行星環(huán)繞太陽(yáng)運動(dòng),但體積和質(zhì)量比行星小得多。
至今為止,在太陽(yáng)系內一共已經(jīng)發(fā)現了約70萬(wàn)顆小行星,但這可能僅是所有小行星中的一小部分,絕大多數的小行星都集中在火星與木星軌道之間的小行星帶,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般大小,99%的小行星的直徑小于100公里。
小行星運行軌道很不規則,它們在空中橫沖直撞,一些小行星的軌道與地球軌道相交,威脅著(zhù)地球的安全,有許多小行星與地球擦肩而過(guò),只有這驚心動(dòng)魄的時(shí)刻,我們才能在夜空中看到它們。
月球,俗稱(chēng)月亮,古稱(chēng)太陰,是天空中除了太陽(yáng)之外最明亮的天體。
月球是地球的衛星,繞地球公轉和自轉一周同步,是27.32天,因此月球永遠都是一面朝向地球。
地球上農歷一個(gè)月時(shí)間大體上是月球繞地球公轉一周,但又不完全相同。一個(gè)朔望月平均為29.53059天,這是由于太陽(yáng)、地球、月球三者的相對運動(dòng)造成的。月球本身并不發(fā)光,只反射太陽(yáng)光。地球圍繞太陽(yáng)公轉,月球圍繞地球公轉,地球遮擋太陽(yáng)的陽(yáng)光,月球會(huì )出現盈虧變化,我們看到的月球就有圓盤(pán)、半圓、月牙,有時(shí)還會(huì )出現月食。
一個(gè)朔望月為月相盈虧的周期,在地球上看月球,會(huì )出現新月(農歷初一)、上弦(農歷初八左右)、滿(mǎn)月(農歷十五左右)、下弦(農歷廿三左右),另外農歷月最后一天稱(chēng)為晦日,即不見(jiàn)月球。月球每天升起的時(shí)間不一樣,大約每天推遲52分鐘,農歷初一、初二6:00,和太陽(yáng)同時(shí)升起;農歷初七、初八12:00,正午,我們看不到它;農歷十五、十六18:00,傍晚升起,像明亮的圓盤(pán),是人們賞月的好時(shí)機;農歷廿二、廿三24:00,人們已經(jīng)入睡,悄悄掛在夜空。
月球直徑約3474.8公里,大約是地球的1/4、太陽(yáng)的1/400。月球到地球的距離相當于地球到太陽(yáng)的距離的1/400,所以從地球上看去月亮和太陽(yáng)一樣大。
月球的體積大概有地球的1/49,質(zhì)量約7350億億噸,差不多相當于地球質(zhì)量的1/81左右,月球表面的重力約是地球重力的1/6。
月球沒(méi)有大氣,表面被巨大的玄武熔巖層所覆蓋,布滿(mǎn)了隕石坑,有豐富的礦產(chǎn)資源,地球上最常見(jiàn)的17種元素,月球上都有,是人類(lèi)寶貴的資源寶庫。
月球是離地球最近的星球,對地球有很大的影響:月球的引力能使地球自轉軸的傾斜角保持平穩,從而使地球的氣候相對穩定;月球能引起地球海洋的潮汐變化,軍事、遠洋航海、海上捕魚(yú)、海洋工程及沿岸各類(lèi)生產(chǎn)活動(dòng)都受潮汐的影響;月光給地球的夜晚帶來(lái)光明,方便了人類(lèi)活動(dòng);月球還為地球遮擋空中的隕石,減少它們對地球的撞擊……
人類(lèi)對月球進(jìn)行不斷地探索,美國、前蘇聯(lián)和中國是世界三個(gè)登陸月球的國家,為人類(lèi)走向宇宙邁出第一步。