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第4章 宇宙航天卷 (4)

潮汐与天体之间存在着相互间的作用,由于地月间距离相对较近,这种潮汐作用更为明显。由于月球是潮汐摩擦作用使得地球自转变慢,每天时间变长,平均每100年一天的长度增加近0.002秒。

同时,由于地球自转变慢,使得月球缓慢向外做螺旋运动,目前月球正以每年3到4厘米的速度远离地球。同样道理,地球对月球的潮汐作用,使得月球自转周期变得与公转周期相同。月球的自转和公转都是自西向东的,这种自转,称为同步自转。

日冕

日全食时,黑暗的太阳外围是银白色的光芒,像帽子似的扣在太阳上,因此称为日冕。日冕是太阳最外围大气。平时要观测日冕,需要用特别的日冕仪。日冕的范围很大,用日冕仪只可以观测到接近太阳表面的那部分日冕,一般叫做内冕。它的边界离太阳表面约有3个太阳半径那么远,或者说约为200万千米。在此以外的日冕叫做外冕,它向外延伸到地球轨道之外。

日冕的物质非常稀薄。内冕密度稍微大一些,但它的密度也低于地球大气的十亿分之一,几乎接近真空。日冕的形状很不规则,有时候呈圆形,有时候呈扁圆形,结构也很精细,在太阳赤道四周有很多向外流动的“冕流”伸向远处,太阳极区则有一些纤细的羽毛状的“极羽”。

日冕的温度非常高,可达200万度。令人不可思议的是,离太阳中心最远的光球,温度是几千度。稍远些的色球,温度从上万度到几万度。而距离太阳中心最远的日冕,温度竟然高达百万度。这一反常的现象意味着什么,科学家们目前还未找到合理的解释。

光年

光年,长度单位,指光在一年时间中行走的距离,即约九万四千六百亿公里(或五万八千八百亿英里)。更正式的定义为:在一儒略年的时间中(即365.25日,而每日相等于86400秒),在自由空间以及距离任何引力场或磁场无限远的地方,一光子所行走的距离。因为真空中的光速是每秒299,792,458米(准确),所以一光年就等于9,460,730,472,580,800米(准确),或大约相等于9.46×1015m=9.46帕米。

光年一般是用来量度很大的距离,如太阳系跟另一恆星的距离。光年不是时间的单位。在天文学,秒差距是一个很常用的单位,一秒差距相等于3.26光年。一光年也等于63,240天文单位。

光由太阳到达地球需时约八分钟(即地球跟太阳的距离为八“光分”)。

已知距离太阳系最近的恆星为人马座比邻星,它相距4.22光年。我们所处的星系——银河系的直径约有十万光年。

假设有一近光速的宇宙船从银河系的一端到另一端,它将需要多于十万年的时间。但这只是对于(相对于银河系)静止的观测者而言,船上的人员感受到的旅程实际只有数分钟。这是由于特殊相对论中的移动时钟的时间膨胀现象。可见宇宙的直径约有一百五十亿光年。

月球

月球也称太阴,俗称月亮。是地球唯一的天然卫星。月球是最明显的天然卫星的例子。在太阳系里,除水星和金星外,其他行星都有天然卫星。月球的年龄大约有46亿年。月球有壳、幔、核等分层结构。最外层的月壳平均厚度约为60~65公里。

月壳下面到1000公里深度是月幔,它占了月球的大部分体积。月幔下面是月核,月核的温度约为1000度,很可能是熔融状态的。月球直径约3476公里,是地球的3/11,太阳的1/400。

月球是距离地球最近的天体,它与地球的平均距离约为384401千米。月球的表面积有3800万平方千米,还不如亚洲的面积大。

月球在绕地球公转的同时进行自转,周期27.32166日,正好是一个恒星月,所以我们看不见月球背面。这种现象我们称“同步自转”,几乎是卫星世界的普遍规律。一般认为是行星对卫星长期潮汐作用的结果。天平动是一个很奇妙的现象,它使得我们得以看到59%的月面。

张衡

张衡是我国东汉时期伟大的天文学家、数学家、发明家、地理学家、制图学家、诗人、汉朝官员,为我国天文学、机械技术、地震学的发展作出了不可磨灭的贡献;在数学、地理、绘画和文学等方面,张衡也表现出了非凡的才能和广博的学识。

张衡是东汉中期浑天说的代表人物之一;他指出月球本身并不发光,月光其实是日光的反射;他还正确地解释了月食的成因,并且认识到宇宙的无限性和行星运动的快慢与距离地球远近的关系。

张衡观测记录了两千五百颗恒星,创制了世界上第一架能比较准确地表演天象的漏水转浑天仪,第一架测试地震的仪器——候风地动仪,还制造出了指南车、自动记里鼓车、飞行数里的木鸟等等。

张衡共著有科学、哲学、和文学著作三十二篇,其中天文著作有《灵宪》和《灵宪图》等。为了纪念张衡的功绩,人们将月球背面的一个环形山命名为“张衡环形山”,将小行星1802命名为“张衡小行星”。

世纪中国著名文学家、历史学家郭沫若对张衡的评价是:“如此全面发展之人物,在世界史中亦所罕见,万祀千龄,令人景仰。”

星座

星座是指天上一群群的恒星组合。在三维的宇宙中,这些恒星其实相互间没有实际的关系,不过其实天球这一个球壳面上的位置相近。自古以来,人对于恒星的排列和形状很感兴趣,并且很自然地把一些位置相近的星联系起来,组成星座。

基本上,将恒星组成星座是一个随意的过程,在不同的文明中有由不同恒星所组成的不同星座──虽然部分由较显眼的星所组成的星座,在不同文明中大致相同,如猎户座及天蝎座。

国际天文学联合会用精确的边界把天空分为八十八个正式的星座,使天空每一颗恒星都属于某一特定星座。这些正式的星座大多都根据中世纪传下来的古希腊传统星座为基础。

为认星方便,人们按空中恒星的自然分布划成的若干区域。大小不一。每个区域叫做一个星座。用线条连接同一星座内的亮星,形成各种图形,根据其形状,分别以近似的动物、器物或神话人物命名,如天鹅座、仙女座等。每个星座中的恒星,按亮度大小,依次以小写希腊字母编排,如大熊座α星、大熊座β星等。

恒星时真太阳时平太阳时

①恒星时。恒星时是天文学和大地测量学标示的天球子午圈值,是一种时间系统,以地球真正自转为基础:即从某一恒星升起开始到这一恒星再次升起(23时56分4秒)。考虑地球自转不均匀的影响的为真恒星时,否则为平恒星时。

以地球相对于恒星的自转周期为基准的时间计量系统。

春分点相继两次上中天所经历的时间称为恒星日,等于23时56分409秒平太阳时,并以春分点在该地上中天的瞬间作为这个计量系统的起点,即恒星时为零时,用春分点时角来计量。为了计量方便,把恒星日分成24个恒星小时,一恒星小时分为60恒星分,一恒星分分为60恒星秒。所有这些单位统称为计量时间的恒星时单位,简称恒星时单位。按上述系统计量时间,在天文学中称恒星时。

②真太阳时。太阳视圆面中心连续两次上中天的时间间隔叫做真太阳日。1真太阳日又分为24真太阳时,这个时间系统称为真太阳时。真太阳时是以真太阳视圆面中心的时角来计量的,它的起算点是真太阳上中天,而我们日常生活中,习惯的起算点是半夜(下中天),正好相差12小时。

因此,为了和人们的日常生活习惯一致,把真太阳时定义为:真太阳视圆面中心的时角加12小时。因为真太阳时是观测太阳视圆面中心得到的,所以真太阳时也称为视太阳时,简称视时。即:真太阳时=平太阳时+真平太阳时差。

③平太阳时。平太阳时简称“平时”,也就是我们日常生活中所使用的时间。太阳连续两次经过上中天的时间间隔,称为真太阳日。我们知道,地球沿着椭圆形轨道运动的,太阳位于该椭圆的一个交点上,因此,在一年中,日地距离不断改变。

根据开普勒第二定律,行星在轨道上运动的方式是它和太阳所联结的直线在相同时间内所划过的面积相等,可见,地球在轨道上做的是不等速运动,这样一来,一年之内真太阳日的长度便不断改变,不易选作计时单位,于是引进平太阳的概念。

天文学上假定由一个太阳(平太阳)在天赤道上(而不是在黄赤道上)作等速运行,其速度等于运行在黄赤道上真太阳的平均速度,这个假想的太阳连续两次上中天的时间间隔,叫做一个平太阳日,这也相当于把一年中真太阳日的平均称为平太阳日[并且把1/24平太阳日取为1平太阳时。通常所谓的“日”和“时”,就是平太阳日和平太阳时的简称。

世界宇航员知多少

无论是航天技术,还是进入太空宇航员的数量,美国和俄罗斯都是太空中绝对的领跑者。据统计,全世界迄今共有400多名宇航员完成了太空飞行,其中一大半来自美国和俄罗斯(包括原苏联)。