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第4章 宇宙太空(3)

它是天体光度学的重要内容。当然,现在对天体光度的测量非常精确星等自然也分得很精细,由于星等范围太小,又引入了负星等,来衡量极亮的天体,把比一等星还亮的定为零等星比零等星还亮的定为-1等星,依此类推,同时,星等也用小数表示星等又分视星等和绝对星等,视星等是地球上的观测者所见的天体的亮度,比如,太阳的视星等为-26.75等满月为-12.6等,金星最亮时为-4.4等星,全天最亮的恒星天狼星为-1.45等星老人星为-0.73等星织女星为0.04等星牛郎星为0.77等星。而绝对星等是在距天体10秒差距(32.6光年)处所看到的亮度太阳的绝对星等为4.75星等;热星等是测量恒星的整个辐射,而不是只测量部分可见光所得到的星等;单色星等是只测量电磁波谱中某些范围很窄的辐射而得的星等;窄频带星等是测量略宽一点的频段所得的星等;宽频带星等的测量范围更宽;人眼对黄色最敏感,因此目视星等也可称为黄星等。

四季星象

寒来暑往,斗转星移。这说明随着一年四季的变更,四季星空也在变化。由于地球在绕太阳运动过程中,地球和太阳的相对位置不断变化,因此,一年中同是在晚上,不同季节看到的星象是不一样的。现在我们以北京(北纬40°)为例,看看四季星空。

春季星空的主要星座有:大熊座、小熊座、狮子座、牧夫座、猎犬座、室女座、乌鸦座和长蛇座。

在天顶略偏东北的方向,可以看到北斗七星,斗口两颗星的连线指向北极星。

而顺着斗柄的指向,可以找到一颗亮星,即牧夫座的大角,然后到达室女座的主星角宿一。在大熊座的附近,可以找到一个叫做猎犬座的小星座,其中有一个旋涡星云,是有名的河外星系。

夏季是看星的好时节,天黑以后向西看,就找到狮子星座。狮子座东面是室女座。

在天空南方,比较低的星空闪耀着一颗红色的亮星,它是天蝎座的主星心宿二,也是一颗处在黄道上的亮星,天蝎座的明显特征是有三颗星等距成弧摆开,心宿二恰在圆心。在我国古代天文学中,天蝎属商星,猎户属参星。刚好一升一落,永不相见,于是有诗人说“人生不相见,动如参与商。”

北斗七星此时在西北天,找到牧夫座后,向东在差不多天顶的位置,有个半圆形的星座。叫做北冕座,就像个镶满珠宝的皇冠,这里聚集着大量的星系。

秋夜星空多的是王公贵族星座:仙王、仙后、仙女、英仙、飞马、鲸鱼。

天顶偏东是飞马座,仙女座就是在飞马座东北的“一”字形星座。仙女座北面是“W”形的仙后座。仙后座西面是仙王座,东面是英仙座。

英仙座与仙后库之间是英仙座双重星团。仙女座则有个着名的大星系。仙女座大星云。这是一个比银河系还大得多的星系,也是北半天中距离我们最近的个星系。

冬季虽然寒冷,但星空却极其壮丽。

猎户座是冬季星空的中心。

三星连线向左下方延长,就能遇到全天最亮的恒星——天狼星。它是大犬座的主星。

从三星向右上方延长就是红色亮星毕宿五。旁边是五车二。

金牛座东南是双子座,在向东是巨蟹座,再往东是狮子的头部了。

猎户座的西南是漫长巨大却十分暗淡的波江座。主星水委一。

猎户座正南方是天免、天鸽座。再往南是船底座的主星——老人星。

猎户座的三星下万,有一片亮斑,那就是猎户座大星云。三星最左边的那颖是马头星云。金牛座的昴星团是一个极好看的疏散星团,大约由500颗恒星组成。

太阳系

太阳系是由受太阳引力约束的天体组成的系统,它的最大范围约可延伸到1光年以外。在太阳系中,太阳的质量占太阳系总质量的99.8%,是中心天体。太阳以自已强大的引力将太阳系中所有的天体紧紧地控制在它自己周围,使它们井然自序地围绕自己旋转。同时,太阳又带着太阳系的全体成员围绕银河系的中心运动着。

太阳系的起源

关于太阳系的起源,可以说是众说纷纭,科学家先后提出了星云说、撞击说和遭遇说三种观点。但是大多数天文学家认为,太阳系的成员都来自干气体和微尘构成的旋转云气,即太阳星云。太阳形成干50亿年前,星云中的其余物质则形成了行星和其他星体。

太阳的形状

太阳系内各种天体均以逆时针方向绕太阳运动,其运行轨道为椭圆形轨道的倾角普遍很小。因此太阳整体看来是扁平的。

太阳系的成员

太阳是中心天体,太阳系的主要成员有:太阳(恒星)、八大行星(水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星)、无数小行星、众多卫星(包括月亮),还有彗星,流星体以及大量尘埃物质和稀薄的气态物质。

太阳系的形成

太阳系的形成和太阳自身演化密不可分,太阳的形成要经历三个时期五个过程,即星云时期,变星时期和主序星时期,五个过程是冷凝收缩过程、快引力收缩过程慢引力收缩过程、耀变过程和氢燃烧过程,而行星仅仅是太阳演化过程中的副产品,也就是太阳演化到某个阶段才形成了行星和卫星等天体。

太阳系的运动

太阳系是银河系的一部分,距银心25万光年,在猎户旋臂附近,太阳带领它的大家族以220千米/秒的速度绕银河中心旋转,周期约2亿年。太阳系中的八大行星都在差不多同一平面的近圆轨道上运行,朝同一方向绕太阳公转。除金星以外,其他行星的自转方向和公转方向相同。另外,整个太阳系还在远离银河系,它们朝着武仙座的方向奔去。

太阳的重要性

对于人类来说,光辉的太阳无疑是宇宙中最重要的天体。万物生长靠太阳,没有太阳,地球上就不可能有姿态万千的生命现象,当然也不会孕育出作为智能生物的人类。太阳给人们以光明和温暖,它带来了日夜和季节的轮回左右着地球冷暖的变化,为地球生命提供了各种形式的能源。

太阳

太阳是主宰太阳系的中心天体,太阳质量占太阳系总质量的99.8%,即便是比地球庞大得多的木星,跟它比起来也微不足道。太阳以甚强人的引力将太刚系里的所有天体牢牢地吸引在它的周围,使它们不离不散、井然有序地绕自己旋转。同时,太阳又作为一颗普通恒星,带领它的成员,万古不息地绕银河系的中心运动。

耀眼的太阳

其实,太阳只是一颗非常普通的恒星,在广袤浩瀚的繁星世界里,太阳的亮度、大小和物质密度都处于中等水平。只是因为它离地球最近所以看上去是天空中最大最亮的天体。其他恒星离我们都非常遥远,即使是最近的恒星,也比太阳远27万倍,看上去只是一个闪烁的光点。

目前太阳的成分由,氢占了大约75%的质量而氦则占了约25%,以原子数量来看,氢占92.1%,而氦占7.8%,其余约0.1%才是其他成分。在太阳核心中的氢正逐渐转变成氦,但这种转变十分缓慢。

太阳的位置太阳系虽然庞大,但在银河系中,它犹如一粒沙。大约7500多万个太阳系排成一列才相当于银河系的直径。地球上看到夜空的银河并不均匀,那最亮处就是银河的中心。这说明太阳系不在银河系的中心位置,而是出于边缘处。太阳带着太阳系中的所有成员在银河系中绕着银心运动。

太阳的年龄

现代的观测表明,太阳已有50亿年的历史。它是个典型的中等质量恒星,正平稳地燃烧着自身的核储备并把氢转变为氦。它还可以继续燃烧约50亿年。

太阳的演化

原始的太阳是原始星云在自身引力作用下不断收缩,密度不断增大,温度不断升高,历时数千万年形成的。目前的太阳正处于中年期,是它的鼎盛时期。但是根据恒星的演化规律,太阳总有一天也要死亡。在它的氢燃料耗尽之前,它还有50亿年的发光期。在其存在的最后阶段,太阳中的氦将转变成重元素,太阳的体积也将开始不断膨胀,直至将地球吞没。在经过1亿年的红巨星阶段后,太阳将突然坍缩成一颗白矮星——所有恒星存在的最后阶段。再经历几万亿年,它最终将完全冷却,然后慢慢地消失在黑暗里。

太阳的自转与公转

在太阳系中,地球和所有的行星都一边自转,一边绕着太阳公转。作为太阳系中心的太阳,是不是也在自转和公转呢?于这个问题古人是不知道的。直到1609年伽利略发明了望远镜,观测到太阳黑子的活动,证实黑子位置并非固定不变,也证实了太阳确实有自转。1613年,沙伊纳通过望远镜观察太阳黑子方位的变化,发现了太阳自转现象并测定其周期为25天。

行星

行星位于太阳的周围,它们在各自固定的轨道上,按相同的方向做有规律的运动。行星本身不发光,以反射太阳光而发亮。在太阳系中,离太阳最近的行星是水星,以下依次是金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。

行星的形成

在宇宙中,当一颗新生恒星周围存在碟状宇宙尘埃物质时,这些尘埃物质就会在漫长时间中逐渐聚集起来,形成一个个较大的陨石块。当这些陨石块之间发生碰撞并融合到一起后,便会碰撞出大量尘埃和岩石碎块,经过长时间的连步演化过程,最终才会形成一个早期的行星系统雏形,而恒星周围的那些尘壤也会逐渐消失。

星子

太阳星云中含有不易挥发的物质颗粒,它们互相碰撞,如果相对速度不大,化学力和电磁力司以使它们附着在一起成为较大的颗粒,这就叫做星子。星子是相对较小的天体,一般直径为数百千米。在引力的作用下,它们彼此结合形成原行星。

原行星盘

原行星盘是恒星形成之初,环绕在原恒星周围的圆盘状物质,这些物质最终形成后来的行星。原始分子云中的尘埃会因碰撞,沾粘而形成较小的岩石,小岩石再逐渐聚集形成原行星盘,经过数千年后,才逐形成成熟的行星。

行星环指围绕行星旋转的星际物质,主要为些碎片颗粒,目前在太阳系的些行星上已经得到了发现,它们是由于反射太阳光而形成了一条环状的带子而得名。最早发现该现象的科学家是伽利略他发现了土星环。太阳系中拥有行星环的大行星有木星、土星、天王星和海王星。

行星磁层

在太阳风的作用下,行星磁场被限制在一定的区域,这个区城就成为了行星磁层。它的形状与彗星相似;磁层顶受太阳风压缩形成弓形激波阵面,磁层尾却背对着太阳延伸得很长,在八大行星中,金星、火星没有磁层,其他行星都有磁层。

开普勒

约翰内斯·开普勒(1571~1630),德国天文学家,开普勒定律的发现者。他先后发现了行星运动的三条定律。这就是后来被称为“开普勒定律”的行星三大定律。该定律说明了行星围绕太阳转动的理论。

开普勒的行星运动定律

开普勒以前人的大量观测结果为基础,总结出了天体运动的三大定律。开普勒行星运动第一定律为:所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上绕太阳运动,太阳位于这些椭圆的一个焦点上。开普勒行星运动第二定律为:对每个行星来说,太阳和行星的连线在相等时间内扫过相等的面积。开普勒行星运动第三定律为:所有行星的椭圆轨道的长半轴的三次方跟公转周期的平方比值相等。运用这三大定律就可以解决天体做椭圆运动的问题。

行星的运动

太阳系内各行星的运动是非常复杂的,但同时它们又有一定的规律。各行星既在固定的椭圆形轨道上按相同的方向做有规律的运动,又按各自的周期进行自转,而且每一个行星的自转轴与公转轨道所形成的角度都是不一样的。

行星的轨道

行星的轨道是行星围绕太阳公转的路线。行星基本都以椭圆形轨道绕太阳运行,而不是一般所认为的圆形。轨道的长度和绕行所需要的时间,称为行星轨道周期,行星距离太阳越远,轨道周期就越长,受太阳作用力大小的影响,所有的行星轨道都在压缩,行星的轨道越小,轨道压缩的速度就越快。

行星的倾角

行星绕太阳公转时,自转轴并不是垂直干公转面而是有个倾斜的角度。每个行星的自转轴倾斜角度都不同。在太阳系中,冥王星的倾角比其他行星都要大。

行星自转

每颗行星都会围绕自己的轴线旋转,这叫自转。行星的轴线是指根贯穿星体南北极的假想线,自转一圈需要的时间长短不一,变化很大。八大行星中,除金星是自东向西自转外,其余的行星都与地球一样白西向东旋转。

“东大距”与“西大距”

当内行星地球和太阳三颗星所成的角距最大时叫大距。内行星离太阳东侧最远时称为东大距这时行星会出现在日落后的西方是空。内行星离太阳西侧最远时称为西大距这时行星会出现在日出前的东方天空。

内行星的视运动

公转轨道在地球内侧的行星称为内行星,如水星、金星。内行星以太阳为中心,在一定的角度内往东或往西运动。其中自西往东运行称为顺行,自东往西则称为逆行,从顺行转为逆行或由逆行转到顺行的过程都叫做“留”。

“合”及“冲”

所谓“合”是指外行星接行星、太阳、地球的顺序排列。当外行星出现“合”时,我们在地球上看不到它。所谓“冲”是指外行星按行星、地球、太阳的顺序排列,当外行星到“冲”的时候,我们会在日落时的东方天空看到,隔天早晨就消失,所以观测时间只有一个晚上。“冲”的时候,外行星距离地球最近,视直径最大,太阳光直射行星表面,此时是地测的最佳时期。

“近日点”和“远日点”

在行星的椭圆形轨道上,最接近太阳的点称为近日点。在近日点附近,行星的运动连度会加快,在行星的椭圆形轨道上,距离太阳最远的点叫远日点。在远日点附近,行星的运动速度较慢。

外行星的视运动

公转轨道在地球外侧的行星称外行星,如火星、木星、土星、天王星海王星。外行星的运动形态通常为顺行,“合”的时候则与太阳处在同方向上,但由于地球向东运转的速度较快外行星运动暂时变成逆行。在逆行的中途,外行星的运动形态又会变成“冲”并于夜半出现在正南方,这时候,又会被绕行太阳一圈的地球由西赶上而转变成“合”。

卫星

在宇宙中,围绕行星按一定的轨道周期性运动的天体一般被称为卫星。卫星包括人造卫星和天然卫星两种,月球就是地球的唯一的一颗天然卫星。

天然卫星的形成

目前,天文学家普遍认为:太阳系的行星卫星系统的形成机制基本上与太阳行星系统的形成机制相同,也可以说在主要方面大体一致。大多数科学家认为,天然卫星和它所环绕的行星是在同一时期,由相同的气体和灰尘所形成的。

土卫四B

1980年11月12日,美国“旅行者”1号航天器发现,在土卫四的轨道上还有一颗小卫星,它随着土卫四一起绕土星运转。科学家将其命名为土卫四B,也称为土卫四的伴星。这一发现改变了前人们关于卫星环绕行星旋转各有一条轨道的认识。

银河系最大恒星的卫星

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