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第3章 探索宇宙的星际之旅(3)

水星的公转和自转在太阳系里也是很独特的。水星离太阳的平均距离为5791万千米,水星在轨道上的平均运动速度为48千米/秒,是太阳系中运动速度最快的行星。它绕太阳运行一周只需要88天,水星自转周期是59天。地球每自转一周就是一昼夜,而水星自转三周才是一昼夜。水星上一昼夜的时间,相当于地球上的176天,水星自转一昼夜也正好公转了两周,也就是说水星上的一天等于两年。

水星上只有微量的大气,大气极其稀薄。通过观测人们发现水星大气中的气体分子与水星表面相撞的频率很高,甚至高于大气中的气体分子间的相撞频率。也许由于这些原因,水星应被视为是没有大气的。水星上白天气温非常高,平均地表温度为179摄氏度,最高为427摄氏度,最低为零下173摄氏度,因此水星上也不可能存在水。

通过探测卫星拍回的照片,人们发现水星的表面和月球很像,表面满布着环形山、大平原、盆地、辐射纹和断崖。1976年,国际天文学联合会开始为水星上的环形山命名。把水星表面最显著的冲击性环形山称为卡路里盆地,它是水星上温度最高的地区。此外,水星上的环形山有上千个,这些环形山比月球上的环形山的坡度平缓些。水星地形大多数是起伏的,科学家猜测其原因是,几十亿年前水星的核心冷却收缩引起了外壳起皱。

美国发射的“水手-10”号在1974年3月、9月和1975年3月分别探测了水星,并向地面发回5 000多张照片,为了解水星提供了珍贵的信息。“水手-10”号飞船还探测到水星有磁场,而且是一个强度为地磁场百分之一的全球性磁场。水星磁场的发现说明,其内部很可能有一个高温液态的金属核,因为只有核心液态金属流动才能产生磁场。目前估计水星的核心不足以热到来液化镍铁合金,但是它应该可以液化一些熔点低的物质,比如硫。

但水星是一个很小的天体,它真的会有磁场吗?由于第一次“水手-10”号仅拍摄到水星表面的37%,所以人类对水星的了解还很少。第二次飞越水星时,它距水星表面最近时在4.8万千米左右,对水星磁场没有发现什么新的情况。为了取得包括磁场在内的更加精确的观测资料,科学家们对探测器的轨道作了校准,使它第三次飞越水星时,离水星表面只有327千米,而且更接近水星北极。观测结果令人很满意,水星确实有一个偶极磁场。水星的偶极磁场与地球的很相像,极性也相同,即水星磁场的北极在水星的北半球,其南极在南半球。

随着人类探测技术的发展,科学家对水星的探测力度会更大,终有一天人们会更清楚地认识水星——这颗距离太阳最近的行星。

原来月亮也偷东西

月球是离地球最近的一个天体,相距约38.4万千米。人类已经用望远镜详细地观察了月球,对月球地形几乎是了如指掌。它是地球的卫星,可以说是与人类最亲密的星球,千百年来人类不知给月亮赋予了多少形象和寄托。那些美丽的传说、优美的文章和诗句反映了地球人对它的热爱,但你知道实际上月球对地球有什么影响吗?

月亮的一些小动作已经为人们所认识,比如它能悄悄地“偷走”地球的能量。地球上的潮汐现象多数是月亮引起的,由于月亮绕地球旋转,地球上的海洋受到月球的引力牵引作用,面对月亮的一面就会出现潮汐。而同时地球远离月球的一面也出现一个高潮,这是因为月球对地球的牵引作用大于月球对地球水体的作用,从而使这一面的海水向外“鼓”。在满月和新月时,太阳、月亮和地球在一条线上,这时的潮汐很大,即朔望大潮。而月亮最初和最后的月牙时,会形成较小的潮汐。月球的牵引不但引起潮汐现象,而且还有一个有趣的现象,就是通过牵引,地球的自转能量被月球“偷走”了,因此每隔100年,地球自转速度就会减慢1.5毫秒。

因为月亮每年从地球取走一点儿能量,所以它自转的速度会逐渐加快,利用这个能量它在自己的轨道上向外偏离3.8厘米。天文学家已经证实,月球刚形成时与地球相距是22 530千米,而现在距离已经拉大到450 000千米,随着时间的推移距离还在变大,也就是说月亮正悄悄地从我们身边溜走。

但是地球还是有能力留住这个长期为伴的月亮的,因为月球进入地球引力圈后,受到很多力的作用才使其在卫星轨道上绕行,即地球引力、太阳引力、潮汐力和原始大气的阻力,它们联合起来俘获了月球。一般来说,飞进地球引力圈的小天体,包括月球在内受到最大的力就是地球引力。当然地球引力自己并不能使俘获后的小天体轨道呈椭圆形,还要加上太阳引力才能使小天体轨道发生改变。在地球引力和太阳引力的作用下,进入地球引力圈内的小天体的轨道也不完全是椭圆形的,而且飞行若干周之后必然脱离引力圈跑掉,不可能留在卫星轨道上。但月球并未脱离地球引力圈跑掉,这是为什么呢?因为原始大气的阻力在起作用。地球引力圈内的原始大气阻力对飞来的月球起了急剧的制动作用,使月球失去一部分能量,轨道半径变小,便跑不掉了。那么大气阻力使月球轨道半径越来越小,最终为什么没有掉在地球上呢?因为当月球飞进地球引力圈时,原始大气已开始逐渐飘散,月球所受到的大气阻力越来越小,原始大气消失后,月球所受阻力也随之消失,因而轨道半径没有变小,最终也不会掉到地球上。此外在潮汐力作用下,月球旋转速度加快,离心作用强化,轨道反而向外推移。正是在这四种力的作用下,月球在被俘后既未掉到地球上来,也没跑到引力圈外去,始终在卫星轨道上运行,与地球长期相伴。

原来月亮与地球除了“感情”因素外,还有如此多的关联,丝丝缕缕的微妙关系使地球与月亮长期为伴。

月亮背面隐藏的秘密

自古以来,人们一直欣赏月亮的美,并赋予它很多美好的寓意和传说。然而我们看到的却一直是月亮的同一面,为什么看不到月亮的另一面呢?因为月球自转和围绕地球公转的周期相同,所以人们始终只能观测到月球的半个球面。

那么月亮的背面究竟有什么呢?有人认为月亮的背面也许存在水和空气,重力也比正面大;也有人说背面是广阔而又明亮的环形山;还有人大胆预言,月亮正面的中央部分是高地,而背面的中央部分则是一片“大海”。

为了弄清楚月亮背面隐藏的秘密,人类进行了不懈的努力。1959年1月2日,苏联发射了“月球-1”号探测器,在月亮表面6 000米的高空拍摄了照片。同年10月4日,前苏联又发射了“月球-3”号探测器,它于10月6日开始进入月球轨道飞行,7日转到月亮背面7 000米的高空。当时太阳照射月亮背面正是拍摄的大好时机,于是月亮背面第一批照片问世了。原来月亮背面和正面差不多,绝大部分是山区,只是颜色稍红一些。1966年美国向月球发射了太空船,其拍摄的照片更清晰地显示了月球背面的地貌,从上面可以看到很多形状不一的圆丘,科学家猜测这可能是熔岩作用的结果。结合科学仪器和宇航员带回的月亮岩石分析,科学家们认为月亮地貌的形成,是火山活动和陨星撞击共同作用的结果。

但月亮背面的秘密远非如此简单,随着科学观测的深入,月亮背面怪事不断出现。第一件就是月球最长半径和最短半径都在月亮背面;第二件是月球的正面集中了所有的月瘤。所谓月瘤就是月球表面重力比较大的地方。月球上既有这种区域也有很多重力偏小区,但奇怪的是,这些异常区都在正面,背面一处都没有。月球正面与背面的这些差异是怎么形成的?自从发现月球背面秘密后,人们就开始研究这个问题。至今已形成几种不同见解。

一种观点是,地球引力使月球发生了类似潮汐的现象,导致正背面的差别;一种观点认为是巨大的温差造成的差异,当地球转到太阳和月亮中间时,月亮发生日全食,这时月球正面温度会急剧下降,因此形成温差,反复的温差最后引起正背面的差异。

这些答案到底能不能解释月亮背面的现象,月亮背面还隐藏着什么秘密,也许还需要进一步观测和研究。

月球是外星人的中转站吗

随着科技的发展,如今人类对宇宙的探索日益深入,尤其对月球的勘察和观测更深入,但是随着研究的不断进行,我们逐渐认识到月球上一些鲜为人知的秘密。

1871年,英国天文学家毕尔特为人类留下了月球探测结果报告,这份资料至今仍保存在皇家天文学会内。报告中谈到许多观测现象,其中有些至今仍是个谜。比如毕尔特在月球的高原火山口处观测到规则的几何图形移动体及不明光信号。1963年,美国亚利桑那州的福莱克斯塔夫天文台观测到,月球上有一种巨大的闪光移动的物体,长达5千米,宽300米。这种物体总共有31个,它们按严格的几何图形移动。1968年美国航空航天局公布了月亮上的一些异常细节,这些资料是4个世纪的观测结果。无独有偶,这份公布的报告中也有不少难解的疑团,比如出现移动的闪光物体、以每小时6千米的速度加深的彩色深沟、时隐时现的某种“墙”。其中包括1956年11月26日观测到的庞大闪光物体,即我们说的“马尔泰十字架”。

这反复出现的闪光物体到底是什么呢?

为了解释这个奇异现象,各国天文学家致力于此并提出各自的看法。20世纪60年代初,天文学家卡尔·萨根宣布,他用专门的仪器观测到月球表面之下有巨大的适于生物生存的洞穴,其中最大的洞穴估计有100立方千米;苏联天文台台长朱普尔科夫·捷契教授也有过这样的假说。然而这些假说仍然存在很多争论。

另一方面,航天技术先进的美国在这方面的研究不断深入,尤其是1969年“阿波罗-11”号登月成功。当时各路媒体对此进行了大范围报道,从宇航员背带的颜色,到他们将吃些什么点心等。但报界只字不提这次飞行采用了微型导线及银质板,上面用电解方法标有以下材料:用74种语言书写的向外星文明的呼语、人权宣言中的摘录、埃森那哈会议通过的空间宇航法典摘录、美国总统的呼语、美国航空航天局呼语及无线电波。

“阿波罗-11”号第一次载人登月成功,当时乘载的宇航员是阿姆斯特朗、奥尔德林及科林斯。当“阿波罗-11”号到达月球轨道时,机舱内只留下科林斯,而登月舱“猎户星”将阿姆斯特朗和奥尔德林送上月球表面,通过双波双通道联系。其中一个主要通道伴有电视传真,第二通道为备用,同时美国航空航天局也可以接收到信号。据他们回忆说,当他们刚一接触月球表面,阿姆斯特朗在话筒里就叫喊道,他处在一个大的震荡之中,唯一来得及完成的是打开备用通道,他称当时自己看到旁边有一个火山口,有几艘宇宙飞船停放在那里。飞船非常之大,而且在监视着他们。接着他惊慌地喊叫:“请发令给科林斯,作起飞准备。”而奥尔德林则较为平静,他开动了主通道,着陆后抓起无色的月球土壤,并拍下彩色影片,记下了所有的情节。幸亏沉着的奥尔德林用主通道转播了一切,并开动了备用联系通道,但在备用通道里他说:“我看见了某些发光的石块。”

“阿波罗-12”号发射时,休斯敦宇航中心发出一系列校正指令,才使宇宙飞船调整方向对准月球飞行,因为有一个不明飞行物曾跟随其后。后来,宇航员在值班日记中写道:“至今我们还弄不懂,跟在后面的到底是我们的朋友还是敌人?不明飞行物在飞船旁边飞过,热浪、光亮冲击了飞船。”

接下来的“阿波罗-13”号原计划飞行任务是在月球表面引爆“原子地雷”装置,目的是造成小小的月震,就此获取月球结构的资料。一切已准备就绪,但不幸的是飞船发生了爆炸。据说UFO当时就在飞船旁边。后来专家评论说,看样子外星人预测到月球被我们的核装置毁坏对他们是不利的,外星人不欢迎这种爆炸,因为月球看来是他们的中转基地。

月球,这颗围绕地球运转的行星,这颗地球唯一的天然卫星,难道真的是外星人的中转站吗?

夜空为什么是黑的

“夜晚的天空为什么是黑的?”也许你会说因为地球自转,背向太阳的一面没有太阳照耀就是黑夜。这样说是因为你把太阳当成唯一的发光体了。但无限的宇宙,充满了无数个恒星构成的星系,我们看到的满天繁星,都是会发光发热的“太阳”。对无限而浩瀚的宇宙而言,一颗恒星的光芒的确很微弱,但是无数颗恒星的光芒合起来应该是非常明亮的,夜空也应该是一片光明的,可事实上为什么却是黑的呢?

牛顿曾把物质、时间、空间分隔开来,说宇宙像一个存放物质的容器,在这个无限大的容器中,到处布满了天体,运动的永远运动、静止的永远静止。到了20世纪,随着爱因斯坦相对论和哈勃定律的问世,人们发现牛顿的学说是错误的。事实上,时间和空间是紧密相连、不可分离、互相影响的,它们存在的形式由物质和物质的运动决定,宇宙在不断地膨胀着。

这些理论为解释黑夜现象提供了依据。美国天文学家哈勃观测发现,几乎所有的河外星系都在远离我们而去。即宇宙像正在充气的气球一样不断膨胀着,越来越大。距离我们越远的星系,远离我们而去的速度越快。与此同时,星系辐射到我们这里的光就会减弱。而距离我们很远很远的河外星系,可能会以光速退行,以至发出的光传不到我们这里来。因此,虽然宇宙是无限的,但光可以照到我们这里的天体数量是有限的。只要那些有限的天体射到地球上的光比太阳少,地球上的光亮就只取决于太阳,加之地球自转,于是产生日夜交替现象。