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小行星 431 在我们的行星系统的队列中，存在着一个小小的空隙。在 1772 年，一位叫约翰·提丢斯的数学教授注意到，行星的位置和他们与太阳之间的距离中存在着某种特殊的数学关系。作为特例，他从 0 开始计数，然后是 3，然后让后一个数是前一个数的两倍这样继续下去。这样他就得到了 0、3、6、12、24、48、96、192 等这样的一组数据。提丢斯把刚刚得到的每一个数字都加上 4，然后再把得到每一个数字都除以 10。然后得到了这样的一个数字的序列：0.4 ，0.7 ，1.0，1.6 ，2.8 ，5.2 ，10.0 ，19.6……有意思的是，如果你把太阳系里面远至天王星的那些行星到太阳的距离，除以地球到太阳的距离，你会得到这样的一个数列:0.4 ，0.7 ，1.0 ，1.5 ，5.2 ，9.5 ，19.2……简而言之，从水星到天王星，所有这些行星距离太阳的距离除以地球到太阳的距离以后，得到的数字都很接近提丢斯开始构造的那个数列中的数字。虽然如此，在提丢斯构造数列的方法中，可能并没有蕴含着实际的物理意义。提丢斯注意到，在他的数列中包含着数字 2.8。但是在实际的天文位置上，那儿好像并不存在任何的物体。根据提丢斯的“规律”，在火星和木星的中间应该存在着一颗行星，不巧的是，在我们太阳系行星系统的队列中，那儿似乎是一个小小的空隙。 432 在 19 世纪的第一个晚上，这个行星的空白被填补上了。在 1801 年1 月1 日的夜晚，非常凑巧地，一个叫朱塞普*皮茨的意大利天文学家在他的天文望远镜中看见了一个黯淡而模糊的小物体。随着这个物体每天晚上在星空中的运行，它的轨道很快就被计算了出来：2.8倍的地球距离太阳的距离。 皮茨以古希腊神话中“丰收女神”(Ceres)来命名它，即谷神星。 433 谷神星虽然填补了提丢斯的那个空隙，但是似乎事情比不是那么完美。谷神星虽然刚好出现在火星和木星中间那个空缺的“地方”。但是人们从一开始就很清楚一点，谷神星本身并不是一颗行星。它黯淡得人的肉眼都无法看见。谷神星横跨距离只有 600 英里，这大概只有月球直径的１／４左右。皮茨把这个最新发现的物体称作小行星，意思是“星星般闪耀的”，因为谷神星是如此的小，以至于在皮茨的望远镜里面，他能观察到的最多也就是一个闪光的点而已。直到今天，天文学家们既可以叫它们“小行星”，也可以把它们称作“二流行星”。 434 今天，我们知道谷神星并不是孤单的，它还有很多同伴。在发现了谷神星的以后几年内，其他的一些小行星陆续被人们所发现，它们被命名为：巴拉斯（智慧女神）、维斯塔（女灶神）或是秋诺（木星 Jupiter 的妻子）之类的。它们每一个都要比谷神星还要小——平均的横跨距离都不到 300 英里。到今天为止，超过 20,000 颗小行星已经被发现，而且每一年还要再新发现好几打的小行星。如果你把像冰箱那么大的也计算在内的话，小行星实际的总数差不多超过了 100,000 个。它们中的绝大部分（不是全部），都集中在火星和木星之间的带状空间内。它们并不是完全遵循着唯一的轨道来运动的。 435 在那儿存在着一定数目大的小行星，以及数目更多的小个头的小行星。只有 15 颗小行星的跨度超过了 150 英里。剩下的大部分直径都只有几英里左右，还有好些小行星差不多只有露天足球场那么大。造成这样的原因是，从我们的太阳系形成以来，在拥挤的小行星带里面就充满了碰撞。以至于现在看来全是碎片。 436 很多小行星都有自己的名字和编号。小行星的编号显示了它们被人类发现的先后顺序。大一些的小行星往往还有自己的名字。因此，首先被发现的四颗小行星被很正式地依次命名为：1 希尔维斯（谷神星）、2 巴拉斯、3 秋诺和4 维斯塔，人们也往往会只写出名字，而很少去记住名字之前的编号。（当然同时，这四颗小行星也是目前发现的体积最大的小行星。）但是，天空中存在着如此多的小行星，以至于那些来自神化的带有异国情调的名字很快就用完了。所以在今天，人们还会把芝加哥、加利福尼亚、之类的地名，蓓莎之类的人名也用在给小行星的命名上。 437 小行星并不是行星爆炸以后的碎片。小行星是行星碎片的想法在以前的一段时间里面很流行。但是即使是在那个时候，也没有任何的名显证据或是让人比较信服的机制，以任何方式，来证明这种想法的正确性。事实上，如果你把现在已经发现的所有的小行星粘合到一起，你可以得到一个比我们的月球的质量的 1/10 还要小的物体。事实是，在火星和木星之间从来没有存在过足够的物质在最初的状态下形成行星这种物体。可以说，这些小行星只是一颗从来不可能存在过的行星的碎片而已。 438 大多数小行星并不是圆的。从人类对行星的卫星的观测来看，基本上直径超过 300 英里的星体的形状都是十分接近球形的。但是那些小一点的卫星们则不是那回事，它们的形状往往离球形还差得很远。导致这样的事情发生的原因有两个。第一，当含有足够质量的物理在形成星体的初始阶段，在重力的作用之下（伴随以放射线所产生的热能），各个组成最初星体的碎片聚合到一起时所产生的热量使所有物质足以在很短的时间内熔化，从而形成一层壳一样的物质。第二个因素就是碰撞，较大的物体时常在碰撞中破碎成小块，小块的则会变为更小的碎片。 439 木星和土星之间的小行星带（以下简称为“小行星带”）就是太阳系形成过程中剩余的物质碎片。整个星系是由巨大的气体粉尘云雾团在约 4，600，000，000 年前形成的。渐渐地，沙粒开始互相聚集，久而久之这些小的物质颗粒互相粘连而行成围绕着太阳旋转的残骸碎片群。其中的某些部分则持续增大，变重，进而吸引更多的其它部分与之合并。 最终最大的成了行星或是行星的卫星。而那些免于或是由于木星巨大的质量形成的引力而不能被吸引的小部分则仍保持着散逸状态。 这样，不可估量的碰撞在这些碎片中发生，越发彻底的使其破碎而最终形成了所谓小行星带。 440 在去木星的途中，伽利略号航空器带给我们首次近距离观察两颗--或者应该说是三颗小行星的图片。在1991年十月，伽利略号航空器路过了一颗名为 Gaspra951 的小行星。正如预料中的，其形状是不规则的（看上去有点像一个有凹陷的大马铃薯），大约有 12英里长。。 在 1993 年八月，伽利略号又一次发生了预料中的相遇。这次是和一个叫做 243IDA 的小行星。 令人吃惊的是，仅有一英里直径的 IDA，具有一个环绕它运转的物体。尽管有些人开始试图以 Ho 命名此卫星（如“Ida.Ho”），天文学家们最终选定为 Dacty1。伽利略号与小行星和这些物体之间的相遇应该有显著的差别。 因为 Gaspra和 Ida 两者都具有不规则具有凹陷的外形。科学家们已经可以断定 Ida 的外形。反过来这则可以作为关于地球对于在表面亮度和颜色上的一个较大范围内的许多小行星的测量的一个标准。简而言之，小行星可能会涉及所有坠落地球的陨星，不论它们是石质还是铁质。而且，轨道离太阳较近的小行星可能会表现出太阳热力对其形成时产生的影响，而更遥远的行星则不能。 441另一个小行星带的假设是从地球上的雷达得出的。这个问题针对一个通常被称为Toutatis 4179 的物体。 从返回的图像来看，这颗小行星看上去应该是两个紧贴着的物体构成。其中一个直径大约 3 英里另一个则为 1.5 英里，被一个很狭小的“颈部”所连接。 简而言之，Toutatis4179 看上去有点像花生的样子。 442 一些小行星和木星公用轨道。 并非所有绕太阳旋转的小行星的轨道都是在火星和木星之间，两个被称为 Trojan 小行星群事实上就在公用木星的轨道。其一在这颗巨大星球之前约 60 度，另一个则在其后 60 度处。这些点并非如此反复无常，而根据首先开创此理论的法国数学家的名字被称为 Lagrangian point（拉格朗日点）。拉格朗日点代表着木星和太阳之间中立稳定性增加的位置。 443 其他小行星群则离他们的“家园”更近。存在三个这样的“族”：the Amors（爱神族），他们的轨道可以容许他们在地球与金星之间运行；the Apollos（太阳神族），他们的轨道穿过地球的轨道；后者激发的明显不只是学术上的兴趣，直径位置还没有任何这个轨道上的物体和地球的轨道相遇过，而且这类轨道处在不断的改变之中由于许多其他星球重力所产生的牵引力的作用。最终，这一千多个被称为 Amor-Atem-Apollo（或称为 AAA）的物体中的任何一个都可能对地球造成严重的威胁。事实上，我们星球的坍缩很大程度上就是有这样的物体对地表的撞击造成的。 444 一些科学家倡导对这些物体的长期监控。近些年来，一些存在担忧的学者已经建议国会财政支援对这类地球附近的存在潜在威胁的物体进行的系统的具体的研究项目。目前，三个观察站轮流进行不间断观察，将来会有一天以电脑网络连接的天文望远镜将能够自动的监测整个夜空，追踪所有已知的物体并发现新的并计算其轨道。尽管事实上一个大体积的物体与地球相撞的机率非常之小，这种观测现在已经成为了技术上的可能。 在给于足够警告之后，我们仍有可能以飞行器去影响甚至消灭可能与地球相撞的物体。（飞行器将会贴在小行星上向纤夫似的把它拖走）或者带着核武器将其炸毁。很有趣而且讽刺的是可以用来毁灭这颗星球上一切生命的力量有朝一日可能会起到保全他们的作用。 445 每多久时间小行星 Apollo 会可能撞击地球一次？ 平均而言，估算给出的结果是大约每一百万年以内会有三颗 Apollo 小行星撞击地球。 446 近些年已经有一些可信的行星和地球的近距离交汇（从天文学上出发）。 在 1968 年，一颗名叫 Lcarus 的 Apollo 小行星和地球相距 3,750,000 英里掠过地球。在 1989 年，另一颗名为 1989FC 的小行星，距离仅为 500,000 英里。在 1991 年，第三颗小行星 BA 以 106,000英里--少于地月距离的一半--的远近掠过我们。 447 地球附近的小行星有多大？大多数 Apollo 小行星直径都不超过 1 英里，但是其中一颗被发现具有约 6 英里的直径。 448 多大的小行星与地球相撞会产生严重的后果？在亚利桑那州 Winslow 附近的陨石坑 Barringer Meteor 大约有 4,200 英尺直径，而坠落于此的陨石直径只有 160 英尺。一个直径仅约 500 英尺的行星碎片坠地会造成的能量足以将一个主要的大都会地区夷为平地。彗星Shoemaker-Levy9 大约有几英里的直径，当它在 1994 年撞击木星时产生的震荡波波及的范围大约有整个地球那么大。这样尺寸的小行星如果撞击地球，很可能所有的生命将会被毁灭。 449 木星其实是这里面的罪魁。木星巨大的重力场很容易改变附近小行星的运行轨道。事实上，自从太阳系形成开始，木星就一直在改变小行星（以及彗星）的运行轨迹，在多数情况下使它们向太阳系的内侧偏移。 这种运动帮助产生了太阳系早期的一系列爆炸，正是这造就了月球，睡醒和火星表面的这么多陨石坑。其他改变运行方向的小行星刚好可以解释现存的令我们烦恼不堪的 Amor-Atens-Apollo 物体。 彗星 450 彗星事实上是一大团被封冻的泥。其核心部分，是一块昏暗的形状不规则的冰，岩块和粉尘混合物，看起来有点像发黑的马铃薯，其直径从几百英尺到几英里不等。这种冰块是典型的水，氨，固态二氧化碳混合解冻的产物。 451 如果你发现了一颗彗星，你可以让自己的名字永远的留在天空中。有一种古怪的传统，在天文学中如果你发现了一颗新的彗星，你可以以自己的名字去命名它。这种“寻找彗星名垂青史”的传统使得很多新手天文学者专门去观察模糊难辨的星空，试图发现本位置异常的星体。其中的一些人就是这样取得了成功而拥有许多以自己命名的彗星。 有时一组人会共同发现一颗新的彗星，比如在 1994 年撞击木星的彗星 Shoemaker-Levy9，就是以共同发现者的名字命名的。完全随机发现的这颗彗星已经是 Caroline 和 Eugene Shoemaker 和 david Levy发现的第 9 颗彗星了。 452 曾经有一个人在试图发现彗星的过程中因为一些其它原因成名。Charlies Messier 是1700 年左右的一个彗星搜寻者，随着他日复一日的观察星空，偶然间他发现了一些模糊的看上去像是彗星的东西，但它们并没有随着其他星群缓慢的移动。作为一个严谨的彗星搜索者，观察这些东西是没有意义的。在沮丧中--也是为了帮助其它一些希望发现一两颗彗星而成名的人--Messier 列出了包含 103 个此种物质的名单，希望别人不要在观测它们上面浪费时间。事实上，他的这份名单中列出的正是天文现象中最壮丽的现象：从巨大的形成新星的星云到整个银河系中亿万颗爆炸的星球所保留的残骸。直到今天，这之中的每一个都仍以字母 M（代表Messier）加上其在那份名单中所在的位置来命名。在这本书中我们将会有机会遇到其中的一些并对它们作进一步的探讨。 453 在所有彗星中，哈雷彗星是最著名的，但是哈雷本人并没有看到过它。哈雷彗星每隔75 或 76 年就会回到地球的星空中，他曾与 1910 年造访地球，之后在 1985 到 1986 年间再次来访。1705 年，英国天文学家爱德蒙·哈雷期限准备应用牛顿发明的新的数学模型通过追踪彗星在天空的位置画出彗星的轨道。在这项工作中，哈雷发现有一颗 1682 年被观测到的明亮彗星有一条很扁的椭圆轨道。这条轨道使它可以十分接近太阳，而后又能运行到远超出海王星轨道的地方。同时他还发现，1682 年那颗彗星实际上于 1607 年和 1531 年观测到的两颗亮彗星的轨道是重合的。他认为这三次记录的实际上是同一颗彗星。通过对它前几次记录以固定年数间隔出现的行为推断，哈雷预言这颗彗星将于 1785 年再次光临地球。哈雷没能活到那一天，不过在 1785 年平安夜，那颗彗星如约而至。为了纪念哈雷，这颗彗星被命名为哈雷彗星。在哈雷之前，天文学家一直认为一颗彗星只会出现一次。现在的观点任务为，至少有一部分彗星是可以被重复看到的(译者注——原文用了“惯犯”一词)。根据这一启示，天文学家们把对哈雷彗星的记录推溯到了公元前。 454 所有的彗星都分为三个部分。在彗星的中心是彗核，是一个冰冻的泥块。当离太阳足够近的时候，和会被近球状的气体和尘埃云包裹，这就是彗发。从彗发向外流动的部分是彗星最易被识别的部分，那就是彗星的彗尾。 455 大多数彗星要在太阳系的边缘区域度过它的大部分生命时光。大多数彗星运行与远在冥王星和海王星之外的轨道上。因为有证据表明一些彗星于科伊柏带上，那是在大约 8 倍冥王星和太阳距离处的一个盘状地带；还有上百万颗彗星可能运行在一个被称为 Oort 云（奥尔特云）的辽阔的球状区域中，Oort 云可以从远在科伊柏带之外的地方延伸到最近的恒星之间。 456 如果通常处在距太阳那么遥远的地方，什么事的他们能够造访太阳系的核心范围从而能被我们地球上的人类发现呢？邻近的恒星和木星那样的大质量行星起了重要作用。他们的引力足可以周期性的对彗核产生摄动，恰可以把彗核送上前往太阳系核心区域的漫长旅行。当它接近内层行星的轨道时，速度加快，最终绕过太阳。这后随着轨道被改变程度的大小不同，彗星们各有不同的命运。它可能朝向星际空间的深处走上不归之路（译者注——原文“再也不能被看到”）；也可能走上一条较小的轨道，使得它可以周期性的来到太阳系的内层，称我我们地球上可以重复看到的彗星。 457 一些彗星实在太靠近太阳了。偶然地，以颗彗星会正好撞向太阳，在一次猛烈的光亮爆发中毁灭自己。 458 彗星可以有小的核，但是拖着长的彗尾。彗核通常不超过 15 英里，在天文学尺度下这是很小的一点。但这么一个微小的核，已生成一个令人叹为观止的彗星。随着彗核跌入太阳系内层，来自太阳的辐射开始加热它的冰和尘埃，然后像威力巨大的间歇泉那样把他们释放到真空空间中。这些尘埃烟雾变成彗发，它可以长达 100,000 英里。来自太阳的太阳风和辐射可以对彗发中游离的气体和尘埃作用，向遥远的外层空间推动彗发，形成彗星长而美丽的彗尾。一个较大的彗尾可以伸展至 100,000,000 英里。 459 一些彗星在接近太阳的过程中光度相当稳定，而另一些彗星就不那么正常。太阳的活动是彗星的彗发和彗尾生长，所以许多彗星在接近太阳的过程中逐渐变得壮丽。但是许多彗星彗核中冰和尘埃的混合物不是很均匀的。结果会造成尘埃或气体的突然爆发，进而将导致零度突然的增加或同样具有戏剧性的黯淡。出现在 1973、74 年间冬天的科胡特克彗星就是一个著名的失败的例子，她在接近太阳的过程中十分的黯淡。因为有这种情况的存在，天文学家们在预言一颗彗星是否会成为“世纪之星”时，通常都很犹豫。 460 哈雷彗星的最近一次来访为什么让大多数人失望了？哈雷彗星在它上一次现身期间为伟大的科学成就提供了有利机遇。许多人听说了它在 1910 年是如何的壮丽，而对它在这次造访中表面上毫无光彩的演出很失望。难道关于 1910 年哈雷彗星的描述是在夸张吗？也许有一点，但是还有极个别的重要因素。首先，1910 年哈雷彗星离地球更近，所以它看起来比较大。其次，1910 年哈雷彗星的最佳观测点在北半球，但 1985 到 1986 年的这次来访，南半球的观测位置更好。这是的哈雷彗星在欧洲和北美的天空中的位置很低，有更多的水蒸气使其模糊。再其次，80 年代的哈雷彗星比 1910年时回归时小了一点。因为彗星的彗尾都来自彗核，彗星随时间推移会有品质损失。但是导致哈雷彗星在 20 世纪的两次来访中差异的最大原因无论如何不能归于彗星，而在我们地球本身。20 世纪80 年代地球上有了更多的城市灯光。都市的灯光照亮了夜空，遮挡了亮星以外的一切。在南半球广阔的海洋上，澳大利亚远离海岸的内陆，或在非洲大陆一望无垠的草原上，哈雷彗星在这次来访中依然是个壮丽的奇观。但在纽约、伦敦那样的都市或是靠近繁华都市的地方，哈雷彗星彻底被都市的灯光所遮蔽，在星空中不再绚丽。 461 我们总能知道彗尾指向何处。因为它是被太阳风和阳光的光压吹向星际空间的，所以彗星总是指向背离太阳的方向。当彗星接近太阳时，彗尾飘扬在核后。但是，当彗星从太阳向太阳系外层撤回去时，回味是指向彗星前进方向的。如果你认为这似乎不太寻常，不妨让我们来想象一下，一个长发的女士走在风中，在她逆风走和顺风走时，头发分别飘向身后和身前。 462 有些彗星长着两条尾巴。一个典型的彗星是由冰和尘埃组成的。有时有利的气体形成一条彗尾，而尘埃形成另一条彗尾。尘埃组成的彗尾看上去显得十分平滑。而气体彗尾可以表现出更粗糙的外表，显得更像直泻而下的瀑布。 463 有些彗星有不止一个彗核。彗核是由十分易碎的材料组成的。确实，如果一颗彗星运行的太靠近大质量天体如木星或太阳，引潮力会将彗核撕裂称两块或多块。在 1992 年，舒梅克-列维9号彗星飞临木星，碎成了 20 多块。后来这些碎片像一个飞行中队的飞机在列队飞行，直到 1994 年撞向木星。 464 舒梅克-列维 9 号彗星和木星一起创造了可怕的天上火花。在 1994 年超过一周的时间里，舒梅克-列维 9 号彗星的 20 多颗山体大小的碎片以超过 130,000 英里每小时的速度撞上了木星。结果在木星的上层大气造成了连续壮观的爆炸。每一次爆炸释放的能量都相当于上百万吨的 TNT 炸药爆炸，而且留下一个持续一年多的地球大小的“疤痕” 465 在 1996 年春季，人们受到数年来最明亮彗星的款待。百武彗星是在 1996 年一月下旬被日本业余天文爱好者百武裕司发现的。到 3 月中旬，这颗彗星已被全世界数百万人观测到了。它明亮的彗发在都市的灯光中都看得见，而在黑暗的乡村夜空中，有些观测者甚至看到了它的彗尾伸展跨过半个天空。能使大部分人如此容易的观测到这颗彗星，是由于它在傍晚就挂在空中清晰可见。 466 专业天文学家也很关注百武彗星。科学家们用望远镜和太空飞船证实了他的主要可见物质有冻结的水、氨和甲烷，还有包括乙烷、一氧化碳和乙醇的混合物。这些物质在其他彗星上也被发现过。然而人们在百武彗星上第一次发现了来自彗星的 x射线。x 射线是由内层彗发吵醒太阳的一个区域发射的。天文学家认为 x 射线可能是由于彗发中的离子被太阳磁场冻结，加速至发出高能辐射。百武彗星当仁不让的成为了“1999 年最著名彗星”，也成为了本世纪最著名的彗星之一。在 1997 年冬春交季时，我们看到了一颗更眩目的彗星，那就是海尔-波普彗星。 467 地球诞生以来，许多彗星都与地球发生过碰撞，在太阳系里几乎没有哪里的固体表面上没有弹痕。他们中绝大多数是彗星或陨石撞击造成的。地球也不例外，地表的侵蚀以及大陆的漂移已经抹去了我们星球上的许多伤疤，但撞击的陨坑仍可在亚利桑那的荒漠中以及澳大利亚的内陆地区找到。1908 年，在荒无人烟的西伯利亚发生了一次巨大的爆炸。据说就是由于一颗在大气中蒸发掉的彗星或流星体造成的。这种撞击时间好像应该发生在太阳系遥远的过去，但舒梅克-列维 9 号彗星（简称 SL-9）证明了，现在这种威胁仍然存在，只不过几率较小罢了。媒体对 SL-9 的关注使一些天文学家推进望远镜网络的建设，这个网络可以系统地对天空扫描，出现任何会对地球造成威胁的目标，他都会发出警报。 468 1986年一个由5艘飞船组成的舰队从哈雷彗星边飞过——这是历史上绝无仅有的机遇。当其中一艘日本飞船“翠声”在距哈雷彗星 93800英里处充分扫描并研究陷入彗核的物质云的化学性质时，另一艘日本飞船“先驱号”，研究了挥发周围的太阳风。与此同时，苏联的两艘飞船维佳 1 号和维佳 2 号靠近哈雷彗星，到了距彗核不到 5000 英里处。这两艘飞船拍了彗星内层结构的细节图，并把图片传送给了欧洲航天局（ESA），用来为 ESA 将要独自到达彗核的飞船乔托定位。由于风暴乔托只到达距彗核不足 400英里处。乔托揭开了彗核的神秘面纱，那是一个表面光滑的形状不规则的黑色天体，5 公里×9 公里大小，而且正不断向空间喷射出物质组成的间歇泉。 469 尽管彗星通常以每秒几英里的速度运行，但在夜空中，它们看上去就关在那里不动。不想流星，彗星不会飞奔着划过天际，但这并不意味着彗星运行的不快。在内太阳系，彗星可以以超过 150000 英里每秒的速度狂奔。它们离地球太远了，这使得彗星看上去每晚在恒星背景中只运动一点。因此，你观测一颗彗星时，他似乎是挂在天幕上不动的，而且通常连续几天甚至几周都可看到。 470 在历史进程中，彗星不仅仅分享他们应得的荣誉和骂名。有史以来，没有其他天象能像彗星这样让人敬畏、迷信、好奇、恐惧。它们曾被作为包括儒略凯撒在内的伟大领袖诞生的预兆。它们也曾被用来预言战争的胜利或失败（当然这要看你站在哪一边）。而且人类所知的一切灾难都归罪于彗星，例如瘟疫、鼠疫和饥荒。十字军圣战中，一名基督教士兵的祷文这样写道：“仁慈的主啊，请从刀剑下拯救我们，请从土耳其人手中拯救我们，请从彗星那里拯救我们吧！”如果以 20 世纪的标准来衡量这种观念显得太幼稚，那我们来看看 1910年发生的事吧。一名天文学家直率的宣布了哈雷彗星含有的一些微量物质是有毒的，人们竟争先恐后的去购买防毒面具。还有一些奸商，在此时出售所谓的“彗星药片”获得了暴利。 471 彗星就像是罗塞塔的石头，我们从中能解读出太阳系早期的历史。在太阳系 46 亿年的历史中，地球和其他行星猛烈发展着，但随着时间推移，彗星基本没有改变。原因是大量彗星在寒冷的外太阳系地带度过了它的一生。那里温度接近绝对零度，没有化学反应发生。因此彗星提供了太阳和行星形成时很短时间内物理和化学状态的信息。 472 彗星可能导致了地球上生命的诞生，也造成周期性的灭绝。彗星富含水和有机物，这两样物质对地球上生命的发展是至关重要的。有人甚至提出不计其数的彗星撞击在地球上播下了水和有机物的种子，这在地球生命起源的最终过程中扮演了重要角色。具有讽刺意味的是，后来大的彗星或陨石的撞击可能导致了我们行星上大量存在的物种的灭绝，包括“恐龙的灭绝”。 473 彗星是宇宙中乱丢垃圾的家伙。因为彗星又十分易碎的材料组成，而且在太空中飞行时被太阳基本吹成了砂粒，这样在彗星身后多少留下点碎片是不会令人惊讶的。实际彗星的轨道上布满了这种星际的残骸。 流星、流星体、陨石 474 空间中的残骸在地球大气中燃尽，成为天空中的焰火。地球绕日运行中，在早期彗星的遗骸中前行。彗星遗骸中的微观粒子在穿过大气时被过滤除去。但是沙粒大小或更大的碎片会因摩擦而燃烧起来，形成流星或陨石。 475 不需要太多的宇宙尘埃就可以形成一颗明亮的流星。当地球掠过彗星残骸碎片时，这些碎片会以高达 45 英里每秒的速度冲进大气层。碎片焚毁时放出的热量是巨大的。一个沙粒大小的碎片就可以创造一颗明亮的流星，晴天的话在地面就可看到。更大的碎片会生成更亮的流星，也可以叫做火流星。一些火流星比亮行星还亮，有的甚至可以与月亮相匹敌。 476 明亮的流星看上去似乎在很低的高度，但通常并非如此。人类的肉眼会混淆它和一些近距离的现象。事实上许多太空中的尘埃在地面上空 30-40 英里时就作为流星燃尽了。 477 流星会变一些有趣的戏法。一些流星的颜色会改变。不同的颜色是同一块碎片中不同化学元素组成的混合物燃烧造成的。与此类似，在他进入大气层后，温度的改变也会造成颜色的变化。一些流星体的组成材料十分易碎，所以有些流星会在空气的高速冲击下碎成几片。有些流星还会留下烟或蒸汽，持续几秒才散去。 478 许多流星是成群到来的。虽然有些流星是随机散落的星际残骸进入大气形成的，但大多数流星是成群的。实际上，一年中地球轨道穿过了许多彗星留下的残骸轨道。当地球穿过一段接一段布满遗骸的轨道时，一系列的流星雨就诞生了。应为地球每年同过同一段轨道的日期是相同的，所以流星雨发生的日期也基本不变。 479 流星雨发生时，流星就像是从一点辐射出来的。就像是轮子的轮辐从周向外辐射。那一点成为流星雨的辐射点，那一点就是当晚地球在宇宙中运行前进的方向。这跟你在暴风雪之夜开车的效果一样。不论你向哪个方向开，雪片就像从你前方一点辐射出来的。这点恰指向你当时的前进方向。 480 夜里一个流星雨的辐射点在天空中是变化的。随着地球自转，每晚恒星和星座在天空中的位置是变化的。因此流星雨的辐射点也在移动。通常辐射点傍晚时分从东方升起，随着夜幕降临，逐渐升高。这就意味着午夜后看到的流星会比早些时候看到的更多。 481 通常每年 8 月会发生一次不错的流星雨。每年 8 月，地球从斯威夫特-图特彗星留下的遗骸中穿过，形成了一年一次的英仙座流星雨。它在 8 月11 日（到12日）夜间达极大值，此时地球正从遗骸中最稠密的一段穿过。这次流星雨被叫做英仙座流星雨是因为它的辐射点出现在英仙座天区内。当然流星体并非来自英仙座。辐射点正是 8 月中旬地球在育种中前进的方向。 482 还有一个每年 12 月可见的流星雨。即双子座流星雨，在每年 12 月 11 日（到 12 日）夜间达最大值。正如你会想到的，它的辐射点出现在双子座天区内。但 是由于 8 月和 12月的温度差异，英仙座流星雨会看得更舒服。 483 一晚上能看到多少颗流星？通常的夜晚，没有流星雨发生的话，一个人扫视全天，每小时能看到 2-3 颗流星。英仙座流星雨或双子座流星雨发生时，这个数字平均会增长到 30到 50 颗每小时。 484 你能看到的流星数目是由很多因素决定的。与恒星相比流星中暗的占大多数，只有少数是明亮的，所以你一天晚上能看到的流星数取决于天空的晴朗程度和黑暗程度。即使是高空中的一片薄云遮挡，也能显著减少你能看到的恒星和流星的数量。天空的黑暗程度也会有很大影响。城市的灯光射向天际，被水汽和污染物散射，这些使都市的天空比乡下更亮。来自自然天体（如月亮）的光也有很大影响，只要比较一下没有月亮的夜晚和满月的夜晚你能看到的恒星数目就知道了。因此如果你希望有更大机会看到流星，那么挑一个晴朗无云、干燥没有月亮的夜晚，到尽可能远离城市灯光的地方去等待流星的出现吧。 485 大部分流星雨有极大年和极小年。即使像英仙座流星雨和双子座流星雨那样的流星雨也有大年和小年。这在一定程度上取决于月相的变化，另外也与流星群本身有关。例如，满月如果出现在 8 月11 日到 12 日，对英仙雨来说就不能算好的年份了，因为月亮会整夜挂在天上，月光能遮蔽所有流星的光，除非流星特别亮。即便月光的影响不占主导，同一个流星雨也会有多少的差别。这是因为彗星轨道上的残骸分布通常是不均匀的。某年，地球穿越了其中特别稠密的地区，人们就会看到许多流星；当然如果穿过的是碎片分布稀疏的地区，产生的流星就会少一些。 486 很偶然地情况，流星雨会特别的壮观。在大部分年份，11 月发生的狮子座流星雨的流量只有几十颗每小时。在1966年美国西部的一部分观测者看到了超过100000颗流星每小时！据传说，1983 年狮子座流星雨在欧洲部分地区上演了同样绚丽的一幕。产生这种爆发的原因是遗骸会在彗星轨道上的很小区域内聚集。但是，因为如此集中的地带通常很小，这种超级高峰一般只持续几个小时，所以只有在特定时间特定地点（某一时区内）的观测者可以看到。而这种爆发也是难于预测的。1993 年有人预言英仙座流星雨会在欧洲上空产生爆发，但最终这个预言失败了。 487 观测流星雨不需要特别的设备。观测流星雨时你不需要望远镜或双筒。流星辐射划过很大的天区，望远镜和双筒反而会减少你能看到的流星数目，因为它们严格地限制了你的视场。观测流星雨最好的方式是找一片开阔地，躺在毯子上或靠在躺椅上。这样可以看到尽可能大的天区，而且脖子不会酸疼。 488 流星、流星体、陨石的区别是什么？流星是在空中闪耀的一道光。一小块碎片，它还在星际空间中时就是一个流星体，进入大气，流星体燃烧并产生一道光痕，这被叫做流星。但是如果流星体太大了，没能燃烧尽，落到地面，就叫做陨石。 489 陨石一般分为三类。大多数陨石被大体分为石陨石和陨铁。石陨石主要由硅酸盐组成。而陨铁，正如它的名字，含有较多的铁（通常 85%到 95%），其余的成分为镍。第三类是石-铁混和陨石，这种陨石非常稀有，它同时具有上述的两种组成成分。 490 石陨石在宇宙里更普遍，但在落到地球上的陨石中，我们发现更多的是陨铁。大部分是陨石是人们看到他落下后发现的。这种情况太少见了，但是这样发现的陨石中 90%是石陨石。寻找落地已久的石陨石存在两个难题。第一，它们看起来和地球上普通的岩石一样，所以它们不会显得突出。第二，它们易受侵蚀，会在相对较短的时期内分解。陨铁尽管更稀少，但是不会很快被侵蚀，而且看上去是带有金属光泽的光亮的黑色，一次它们更易于辨认。 491 找寻陨石最好的地点之一在南极大陆。陨石在冰雪的白色背景下会显得很突出，因此南极大陆成为找寻陨石的绝佳地点。此外，几个世纪以来冰川作用使得陨石聚集起来。冰川的作用把陨石都带到了大陆的边缘，这使得内行的搜集者更容易去挑拣。 492 我们的地球保留了陨石撞击过的痕迹。从亚里桑那荒漠到加拿大东部的林地，到澳大利亚的内陆深处，都可以找到陨石撞击做成的伤疤。亚里桑那温斯乐附近的巴林格陨石坑有4200 英尺宽，超过 600英尺深。在它周围，已发现了超过 30 吨的陨铁碎片。加拿大新魁北克陨石坑是 1950 年从飞机拍摄的照片上发现的，是巴林格的两倍。 493 曾经发现过那些大陨石呢？目前所知地球上发现的最大的陨石是 Hoba West 陨石，它是在南非 Grootfontin 被发现的。它有 9 立方码大小，估计有 50 多吨重。陈列在博物馆中的最大的陨石是 Aneghito 陨石，它被展出在美国纽约的自然历史博物馆中。它是 1897 年被格陵兰的艾米洛·罗伯特·E·皮尔瑞发现的，重达 34 吨。在美国发现的最大的整块陨石是被陈列在纽约海登天文馆的威廉密特陨石。它是在俄勒冈州的威廉密特河谷被发现的，并由此得名。但它很有可能落在加拿大的西部，冰河时代被冰川带到美国的。 494 全世界发现了多少陨石？据统计，已有超过 3000 颗陨石被分类纪录，陈列在全世界大大小小的博物馆里。 495 当你发现一块你认为是陨石的东西时，该怎么办呢？在一些大学和博物馆里你可以找到陨石方面的专家。他们会鉴别你那“宝物”是否真的是陨石。如果它真的来自太空，专家们说不定很有兴趣向你购买呢！ 496 目前仅有一例人员受伤的记录。1954 年阿拉巴马州 Sylacallga 的Hewlett·Hodges 夫人被一颗陨石袭击了。陨石从她的屋顶穿过，留下严重的破坏痕迹。有几个停着的车被下落的陨石击中的记录，但还没有行驶的车撞上落地的陨石的记录。 497 有一些陨石可能来自火星。从它们特有的化学组成上看，少数落到地球的陨石是来自火星的。科学家从理论上证明了一个小行星量级的天体对火星的冲击可以产生足够的能量把一些岩石碎片从一颗行星抛掷到另一颗行星上。如果这是真的，那么即使我们不发射飞船到 火星，我们地球上也有火星岩石。1996 年一些课题组报告说，从不只一块这样的陨石的微观结构中发现了曾经有过生命活动的迹象。如被证实，这个发现将非常有意义。 498 另一些被称为玻璃陨石的物体也有不寻常的来源。玻璃陨石是表面粗糙的，呈球形或泪滴状的玻璃质地的物体。它们在全世界不同的地方被发现过。一些科学家认为它们是地壳中的硅酸盐受来自月面的爆炸发射物冲击产生的热量，熔合形成的。 星际尘埃 499 微粒，混乱的小不点。许多极其微小的流星体时时刻刻在与地球碰撞。之所以称之为微粒，是因为它们通常只有 0.00004 英寸大小，而且很轻，可以很轻易地在大气中飘浮。据估计地球每天要聚集 50 到 100 吨这样的物质！ 500 黄道光是行星际空间的尘埃发光造成的。微粒组成了行星际空间尘埃。每个粒子都在它自己的轨道上绕日运动，就像整个太阳系一样，尘埃分布在以太阳为中心的一个薄盘上。只要知道何时何地，我们就可以看到这些尘埃，或者说阳光将它们散射（这就像我们在黑屋子里看到日光的情况）。它在西南方日落后 1-2 小时或东南方日出前 1-2 小时出现，被称作黄道光。（出现在黎明前时，也叫作假黎明。）要看到黄道光，你得找到特别晴朗黑暗的天空，但这样的地方越来越难找了。 501 什么是恒星？恒星是依靠自身内部核反应产生的能量维持生命的气体天体。 502 在晚上你能看到多少恒星要视时间地点而定。晚上用肉眼你能看到多少恒星？答案要看你观测地的天空的晴朗和黑暗的程度。在纽约或东京的市区，你能看到几十颗星就是很幸运的了；但是在乡村晴朗无月的夜晚，视力好的人凭肉眼就可以看到 3000 多颗星。 503 从新石器时代，人们就试图破解天上秩序的本质了。第一眼看去，漫天星斗乱作一团，都慌里慌张地在天空中穿越。你的第一反应很可能是想知道天文学家如何找到星星各自的路，并把一切搞懂的。再看看，情况并非那么糟糕。你的眼睛和思想已经配合在一起，下意识地在星之间连成图案，结果就是做了一个简单的“连点成图”的智力游戏。在有文字记载以前人们就开始这么做了。今天我们根据这些图案或者说是星的分组划分了星座（constellations，来源于拉丁语的“cum”和“stella”意思分别是“在一起”和“恒星”）。 504 对许多早期居民，星座的图案都有特别的意义。祖先们很快就注意到恒星在天空中不断运动，而且同一星座在天上的位置在每年同一时刻是不变的。因此星空成了最早的时钟和日历。它告诉可以识别星座的人何时可以播种、何时可以收获以及何时可以捕获迁徙的动物。可以不夸张地说，对我们的祖先来说天象知识关乎生死。 505 在一些文明里，具有天文知识就意味着拥有力量。古埃及的大部分经济都依赖尼罗河每年一次的大水，以及大水退去后留下的肥沃土壤。每年，埃及的预言家们回去拜访法老，并准确地预言如此重要的洪水何时会发生。他们似乎享有神灵们妻子传达的神谕。事实上，他们不过是一些细心的天象观测者。他们注意到了天狼星在恰日出前升起那天后，尼罗河的洪水就快到了。所以他们每天严密监视拂晓前的天空。如此一来，他们使人们相信他们据有掌握国家命脉乃至超越法老的魔力。 506 现代天文学家们把天空划分成 88 个星座。现在全天被分为 88 区域，叫做星座。很多人把星座画成以星为端点的短线组成的图案（而不是连点的图）。对天文学家而言，星座更像是国家的疆界。就好像美国分成 48 个州，任何一个城镇都可以用它所在的州描述。所以全天分为 88 星座，任何一颗星都可以用它所在的星座描述。星座本身并不包含科学知识，它们只是人为强制划出的边界。如果一个天文学家谈到他的研究对象属于某个星座，其他天文学家就可以从中获得正在谈论的天区的大概情况。 507 星座的名字并不是通常想象到的东西。当让一个人说出个星座名称时，大勺子可能是他的首选。说出来可能会使许多人大吃一惊，不过在 88 星座中确实没有大勺子，也没有小勺子。它们都是某个星座的一部分，“大勺子”是大熊星座的一部分，而“小勺子”是小熊星座的一部分，没有勺子单独构成的星座。这些在天空中已被识别的形状叫做星群。在中国古代，天空不是划分为 88 星座的，而是分为 300 多个星群。有些事宜小组恒星，而其它是一对或单独的一颗亮星。 508 黄道星座大概是做著名的一组星座了。在西方传统中，黄道星座是环绕天球一整圈的一组共 12 个星座。黄道十二星座包括：双鱼座、白羊座、金牛座、双子座、巨蟹座、狮子座、室女座、天秤座、天蝎座、射手座、摩羯座和宝瓶座。英语中 Zodiac（黄道）一词来自希腊语，意思是“动物的带”。黄道十二星座中大部分为动物，但双子、室女、天秤、宝瓶都不是动物，而射手座通常也绘成半人半兽。 509 黄道十二星座对天文学家和占星学家都是很有意义的。黄道星座十分著名就是引文太阳、月球、和可见的行星都在这一区域内运行。对占星学家们这个区域之所以重要是因为他们把这些神圣的天体在某一星座的出现看作是对这一星座的影响。对于天文学家来说这个区域提供了一个了解太阳系形状和物理性质的视角。黄道星座占据了天空中相对狭窄的一条带，这提供了许多关于太阳系形状的信息。它说明太阳系一定是比较扁平的。从另一个角度说，这意味着太阳系所有的行星轨道和月球的轨道都近似在一个平面内。事实上，除了冥王星其它行星的轨道平面的夹角都很小。换句话说。太阳系的形状就像是一个以太阳为中心的煎饼。这是由角动量守恒这一自然发则决定的结果。我们在观测其它恒星周围类似太阳系结构的形成过程中，也看到了类似的盘状结构。 510 一些星座是古代的，还有一些是现代的。一些星座如狮子座可以追溯到古埃及的法老时代。另外一些星座是 1600 年左右有两名荷兰旅行家 Pieter·Keyser 和 Frederik·de Houtman 命名的，这些星座主要分布在南半球。当时他们在作环球旅行，看到了在欧洲不曾见过的星空，然后创造了一系列极具想象力的动物的名字给这些星座命名。一个多世纪后，Nicolas de Lacaille 为了纪念一些在工业革命中发明的工具，把南天一些零散的星组成了新的星座：熔炉座、唧筒座和显微镜座。当然，很早以前南半球的土著民对自己头顶的星空也有自己想象的图案，那是他们的星座。 511 在安第斯山脉的居民中，有些星座是暗的而不是亮的。在南美洲安第斯山脉，在一定的时间银河看上去是一条跨过头顶的明亮的带，上面交错着斑斑点点的暗的洞或条，这是宇宙中暗尘埃遮挡星光造成的。安第斯山脉的居民不仅创造了由恒星连线组成的星座图案，还特别的创造了以这些黑暗区域形状想象出的暗星座。因此我们在一些地方能看到这样的“黑暗星座”：狐狸座、母鸡座。有一个叫做美洲驼的星座，它是由一块黑暗区域和两颗亮星组成的，半人马座的α和β被当作了美洲驼的两只眼睛。 512 有些时候相同的星组成的图形在不同人的眼中是不同的。非土著北美居民眼中的大勺子被英格兰人称为耕犁，而被中国人想象成有三匹马拉的四轮马车。在一些土著美洲部落，大勺子的斗被想象成一头熊，而勺柄被想象成在追逐猎物的猎人们。（视力好的人可以看出勺柄中间的那颗星实际上是两颗星，它们在天空中看起来太近了。因此这两颗模糊的星被看成一个猎人带着烹调用的罐子。）在西方人眼中，天空中那条由星组成的曲线是天蝎座，而在波利尼西亚土著居民眼中，那是被 Maui 神掷到空中的大鱼钩。Maui神就是用这个鱼钩把土壤从深海钓起，形成了太平洋上美丽的岛屿。 513 北极星不是天空中最亮的恒星。当被问到天空中最亮的星时，许多人会回答“北极星”。这是一个普遍的概念性错误。在亮星列表中，被极星勉强能排近前 50 名。北极星有名不是因为它出奇的亮，而是由于它在天空中独特的位置。在目前这个时期，北极星是最靠近北天极的星。北天极在地轴的北极方向，因此，随着地球自转，所有恒星看上去都缓慢地绕着北天极在转动。结果就好像所有性都在绕着北极星转动，而北极星在天空中的位置基本不变，它总是指向北方的。 514 与太阳白天在天空中运行一样，恒星在夜晚穿过天空。每天太阳看上去东升西落，当然这只是现象，这实际上是地球自转造成的。当然夜晚恒星也表现为如此的运动。这种感觉就像是在一个巨大的旋转木马上，你感觉自己没有动，而是周围的东西在绕着你转。这种假象，使许多古人相信地球是不动的，这个宇宙都围绕着地球运动。 515 在夜晚恒星的视运动似乎比白天太阳的运动显得复杂。在晴朗的夜晚到户外找一颗在东方地平线附近的星。过一个小时左右你再出去看看它，那颗星已经升高了（就像早晨太阳从东方升起）。而在这一个小时里，西边的星也会落得更低了。南方的星也是从左到右穿越天际。这种独立的恒星的运动就是由地球自转造成的恒星视运动。因为地球绕过北极星附近一点的轴自转的，所以天空中所有的恒星看起来都是绕北极星转的。 516 你可以用一台简单的 35mm 相机拍下恒星每小时的视运动。你只需要一台 35mm 相机和一个三脚架就可以拍到恒星的周日视运动。你只要把相机对着天空的任何方向，但为了得到最好效果，请指向北极星。用便宜的敏感胶卷（ASA 或ISO200 就可以），调一个晴朗无月，风也不大的夜晚。把相机固定结实，光圈调大，镜头调到最大，把快门设为“定时”，然后曝光 1 到2小时。洗出来后，你会看到照片上每颗星有一条曲线的痕迹。每条轨迹都是地球自转时恒星在天空中扫过的轨迹。如果你把相机指向南方或东方、西方的地平线你同样可拍到恒星是运动的照片。如果你使用的是彩色照片，你还能排到亮星的不同颜色。 517 北极星曾经不在北天极附近，也不会永远在那里。北极星近似地在地球自转轴所指的点。随着时间的流逝，地轴也会慢慢地摆动，就象一个旋转的陀螺，这种运动叫做岁差。岁差变化很慢，一个周期要 26000 年。它是地轴在这 26000年间在天空划一个很大的圈。目前地轴指向北极星，但是过去和将来，我们的北极星将不是现在这颗星，而是一颗在岁差圆上或其附近的星。在法老统治埃及时期，天龙座中的Thuban是当时的北极星。而到了公元14000年织女星将成为我们的北极星，它现在在夏季星空中在我们天顶附近，是一颗明亮的蓝白色恒星。 518 如果北极星是在北天极的星，那么南天极的星是那一颗呢？地轴从地心到北极延长出去执行北极星附近，向南从南极延伸出去也可以指到天空中。但你到南极去不会找到南极星，因为那个天区没有亮星或半亮的星。澳大利亚和那美洲的居民可以看到南天的许多漂亮星，可是没有南极星阿。 519 在北半球，只要有北极星和你的拳头，你就可以估算出你所在地的纬度。因为地轴几乎是知道北极星上的，所以北极星的地平高度也就是大地的地理纬度。以纽约为例，大概在41°N 北极星也大概在北方地平线以上 41°左右。把你的一只手伸出一臂距离，握紧的拳头在你看来宽约 10°，因此就纽约而言，北极星大概在北边地平以上“4 拳”高的地方。与此相比，在迈阿密，纬度为 26°N，北极星的高度只有 26°左右，也可以说在地平以上“两拳半”的地方。在北极点纬度为 90°N，北极星就在正天顶；在赤道，北极星位于北方地平线上；而在赤道以南，北极星在地定平线以下，永远看不到。 520 相同纬度的人能看到相同的恒星。因为北极星的高度是由观测地的纬度决定的，一次在同一纬度的人不管在世界的什么地方，在同一晚相同地方时看到的星空是相同的。因此在纽约、马德里、安卡拉和北京的人（他们大体处在同一纬度上），尽管彼此间距离很远，但一年中同一晚看到的星空是相同的。 521 居住在不同纬度的人在夜晚看到的星空有很大不同。北极的圣诞老人河南籍的科学家看到的是完全不同的天空半球。举例来说，一个来自纽约的人到里约热内卢或澳大利亚度假，他就看不到大勺子和小勺子及其他一些北极星附近的星座，因为这些星座总在地平线以下。但是，像南十字座那样他不曾看到过的星座会很常见。另外一些他在纽约时看到在南方的星座会颠倒地出现在北方天空。 522 从地球观测宇宙时，会有些“廉价席”。地球上观测站的效果是不同的。以北极为例，北极星一直挂在天顶，应为所有星的视运动都是绕着北极星的，所以每颗星都在自己的高度上终年可见。简而言之，在北极的天空中，星没有升起和下落。在南极也是一样，不过在南极天空中的星宇北极相比是完全不同的。换句话说，在地球的两极，我们看到的都只有半个宇宙。在南两点光测到的只是全天的一半，它们就是“廉价席”。 523 观测恒星最好的位置在哪里呢？观测恒星最好的位置在赤道上。因为北极星在地平线上，两个半球分别可见的星一年中都会慢慢进入视野。在赤道只要是肉眼可见的星就一定能被看到，没有星会降到地平以下。 524 地球公转同样会影响我们看到的星。想象在屋子中间放一盏灯作为太阳，你自己绕着灯转圈，就像地球的公转。某一时刻，在任一点，你的身体将一半被照亮，另一半在阴影中。这样你就模拟了地球上总是一半在白天，一半在黑夜的状态。如果在墙上画上星，灯光很亮时，你在某一时刻只能看到一半的星，应为耀眼的灯光使你看不到它所在方向的星。同样，在夜半球冬天和夏天看到的星不同，秋天和春天的也不同。结果我们在一年的不同时间看到了不同的星座，而且通常在每年同一季节看到的星座是相同的。 525 一些星座总在天空中。因为天空中所有恒星看上去都围绕北极星运动。所以一些星会常年出现在天空中。以纽约为例，纬度为 41°N，北极星在北方地平线以上 41°高的地方几乎不动。因此所有距北极星 41°以内的星绕北天极转永远到不了地平。它们在纽约全年可见，被称为拱极星（circumpolar，来自拉丁语，意思是“围绕着极点”）。在迈阿密26°N，只有具北极星 26°以内的星是拱极星。推到极限，在北极所有的星都是拱极星，而在赤道没有星总在地平之上，所有的星都有升有落。 526 天文学家也不同的方式为恒星命名。天空中许多亮星实际上都有独特的名字。这些名字有许多来自一千年前的阿拉伯，当时阿拉伯天文学家为天文学做出了巨大贡献，制出了当时最精致的星图。一些阿拉伯语的名字就被我们原封不动的沿用下来了，其他的经过几个世纪时间的洗礼也融入西方文化了。这两种情况都使得许多亮星的名字很奇怪甚至可以听出是外来语。例如，Deneb（天鹅座α）阿拉伯语的意思是“尾巴或尾巴上的羽毛”，它标出了天鹅身体结构的一部分。双鱼座有一颗星叫 Alrischa，在阿拉伯语中是“绳结”的意思，这指的是球极星空中把两条鱼拴在一起的绳子上的结。有些星的名字听上去还很有节奏感，从左到右猎户腰带上的三颗星都有各自动听的名字：Alnitak、Alnilan 和 Mintaka。 527 另一个星表中就没那么多外来词。专业和业余的天文学家都喜欢这个更通用的星表。规则很简单也很有逻辑性。每个星座里最亮的星用希腊字母表的第一个字母α表示，后面跟着是星座的拉丁文名称的形容词形式。例如：金牛座最亮的星 Aldebara，在这个星表里名称为αTauri（十分准确的表达了“金牛座最亮的星”）。在它边上猎户座最亮的星有一个听起来很有趣的名字 Betelgeuse，但它是猎户座最亮的星，所以它叫做αOrionis。每个星座里第二亮的星用希腊字母表的第二个字母β表示，后面也跟着星座的拉丁文名称的形容词形式。例如，明亮的猎户左脚 Rigel 也被叫做βOrionis（意思是“猎户座的第二颗星”）。 528 很不幸，希腊字母表中只有 24 个字母，而每个星座里的星都远超过 24 颗。有时两颗以上星在天空中很近时，它们都用同一个希腊字母，但要加标注。因此天琴座的双星叫做ε1Lyrae 和ε2 Lyrae。变星用别的字母表示，通常用常用字母表示，如 RR Lyrea。但是望远镜越造越大，我们看到了越来越多的恒星，目前的星表远远不够用了。有一个做法，就是在建立星表时只简单地给每颗星一个号码。一颗星可能叫做 HD213468，它是哈佛大学 Henry Draper 编译星表中的第 213468 号。另一颗星会在 Smithsonian天体物理观测站星表中被叫做 SAO347981。实际中星表太多了，大部分星只有号码，而同一颗星在不同星表中会有不同的编号。这可能很不人性化，但却解决了很大的问题。 529 没有恒星被命名为珍妮史密斯或阿尔波特叔叔。最近几年，少数公司和一些研究机构利用“以人名给恒星命名”赚了很多钱。许多情况是你付了很多钱，得到一张看上去很漂亮的证书和一张“你的恒星”所在天区的照片或星图。那也许是一个不错的表示也是一个“极品礼物”，但之后天文学家会在自己的研究和学术论文中引用这个名字吗？答案是毋庸置疑否定的。一张附有你名字的纸可以被保存在瑞士银行的保险柜中，但决不会被收录到某天文台或大学科研用的目录或出版物中。如果想把你的名字留在天上，那么走出去，发现一颗彗星吧。许多业余和专业的天文学家都成功过，如果你发现一颗彗星，专业天文学联合会真的会用你的名字命名。但要是一颗恒星，你就不能仅仅购买命名了。 530 天空看起来是两维的，但实际上是四维的。当我们仰望星空时，我们会强烈感觉到星星就像是附着或是凸起在遮避我们头顶的一个球顶上的圆点。事实上在许多古代文化中就曾有这种想象，而现代天文观中那种逼真的人造星空也是用这个方法的。其实，恒星到地球的距离都不相同而是分布在一个三维的空间中的。另外，星光传到地球所用的时间是有限的，对天空中观测也意味着对第四维度的观测，也就是时间。稍后我们会具体讨论这个问题，下面先让我们考虑一下…… 531 在地球上，我们有时会看到现在的物品，而听到他过去发出的声音。如果你坐在露天看台上认真地观看棒球比赛，你会发现你听到击球手击球的声音是在你看到他击球之后的。同样地，你事先看到闪电然后听到雷声。这两种情况都是由于声音传播的速度远小于光速造成的。在室温下，声速是 1100 英尺每秒，而真空中的光速是 186000 英里每秒（与空气中传播的速度差不多）。这意味着你听到较远处的声音是在它发生之后的，但它一发生你就能看到它，至少在地球上如此。 532 我们对宇宙观测时，看到的是它过去存在的方式。比起我们在地球上看到的东西，宇宙中天体与我们的距离太远了，即使是光传到我们这里也要经过相当长的时间。因此我们看到的不同天体是它们在过去各个时刻的状态。举例说来，光从距我们大概四分之一百万英里的月球到地球大概要花 1.5 秒，所以，我们看到的月亮不是现在的它，而是 1.5 秒之前的月亮。在 93000000 英里处的太阳，我们看到的是它 8 分 20 秒前的状态。（如果太阳神秘失踪了，我们在地球上过了 8 分20 秒才能知道。）不同行星在我们看来，是几分钟甚至几小时之前的状态，而我们看到的恒星是几年前的状态，星系是几百万乃至几十亿年前的状态。所以说，我们仰望星空时，也是在回顾历史！ 第九章 恒星的秘密 533 计算临近恒星的距离就像你眨眼睛一样简单。恒星间距离有多远呢？这是一个简单的问题，但看上去似乎是不可能回答的。毕竟你不能用卷尺去两处恒星间的距离。为了便于理解具体做法，我们来做个实验。举起你的食指，伸直胳膊让食指在你面前大概 1英尺处。用你的左眼和右眼交替去看它，从中你会发现你的食指在远处不动的背景中跳动。这种现象叫做视差。视差现象是由于你用左眼和右眼分别单独看食指时的视线方向有微小的不同。食指在背景中跳动的大小或者说是视差的大小是由食指到你的距离决定的。当你把食指靠近时，视差会增大；相反地，让食指远离，视差会减小。 540.天文学家用测量机来测量恒星间的视差。这种测量仪器由一块面积比较大的花岗岩板组成，在花岗岩板的中心有一个空洞。某一天区的图像成像在放置在空洞中的一块玻璃片上。当有光线穿过这块玻璃片时一张图像便在屏幕上形成。于是被测量视差的恒星（团）便成像于十字准丝处并被记录下来。 经过一段时间后就可以得到同一天区的多块感光板并同计算机的近似计算结果相比较。 测量机被放置在环境受一定控制的空间因为感光板和花岗岩板的膨胀和收缩会极大得影响观测。 550.星际尘埃也对我们所观测的恒星的颜色产生影响。除了“消光”之外，这些星际尘埃 也使得遥远恒星的光线产生红移因为相对于红光，星际尘埃散射掉了更多的蓝光。因此位于 我们跟恒星之间的星际尘埃越多，在我们看来恒星会越暗并且颜色会越偏向红色。 564.后来，恒星的光谱被进一步分类。在给恒星光谱分类的过程中，天文学家们很快就意 识到简单的应用几个英文字母不能够提供足够的有关它们差别的信息， 因此便利用数字来进 一步给恒星光谱分类。通过这种方式，最亮的恒星类型被称作 B0 型恒星，比这暗一点的被 称作 B1 型依次类推到 B9 型，比 B9 型还暗的恒星被称作 A1 型，比 A1 型暗一点的称作 A2 型，依次类推。 565.恒星光谱的一些细节的差别也被观测到。很快天文学家们就发现同一光谱类型的恒星 之间也不是完全相同的，因此即使是逐渐复杂化的分类体系也是不充分的。举例来说，含有 相同谱线的黄色 G 型星应有相同的温度，但是它们的光谱在一个重要的方面是不同的，即光 谱的宽度。一颗可能含有相当宽的谱线而另一颗的谱线可能会异常狭窄。但过了不久，人们 就意识到光谱中谱线的宽度是形成光谱的气体的压力的表现。低压的气体形成的谱线较窄， 而同温度下高压气体形成的谱线则宽一些。 天文学家们由此推断一颗体积较小的恒星大气中 的气体的压力会比大体积恒星大气的气体压力高一些， 因此恒星谱线的宽度可以告诉我们关 于恒星大小的信息。 566.恒星的大小有很大的差别。从大小来看，我们的太阳是一颗直径 864000 英里的处于平 均水平的恒星。 有一些恒星要比这大得多， 被称为巨星。 如果一颗巨星突然取代我们的太阳， 地球以内的行星将会完全处于恒星的内部。而被称作超巨星的恒星还要更大一些，有一些直 径长达 20 亿英里。如果用它来取代太阳，那么所有土星以内的行星将被它吞噬掉！相反的， 有一些叫做白矮星的恒星则要比地球还要小，中子星甚至跟一个城市差不多大小。因此，大 部分的恒星要比我们的行星大得多的时候，宇宙中也存在一些非常之小的恒星。 567.为了把恒星大小的差别也容纳进来，更多的数字被引入到恒星光谱的分类中来。利用 谱线的宽度作为恒星大小的导向，天文学家们将体积较小的恒星称作矮星，体积较大的叫做 巨星。矮星用罗马数字ⅴ表示，比这大一些的一次用Ⅳ，Ⅲ，Ⅱ和Ⅰ来表示。Ⅲ型星的体积 已经相当之大因此被称作巨星，这使得天文学家们将Ⅰ型星称作超巨星。最后，天文学家又 将Ⅰ型星分为Ⅰb 和Ⅰa 型，Ⅰa 型代表最亮的超巨星。 568.太阳的光谱类型是什么。知道太阳的大小和温度，便可得出它是一颗 G2V 型恒星。这 意味着它是一颗非常小表面温度大约 11000F 的黄色恒星。宇宙中其它大部分的恒星非常类 似于我们的太阳，也具有 G2V 型的光谱。 569.通过谱线的形状还可以了解另外一个细节。光谱线的形状还决定于恒星绕自转轴旋转 的速度。自转越快，谱线越弱 570.一些恒星具有非常规则的自转。就像我们的地球，大多数的恒星都绕一条轴线旋转。 但是由于恒星由气体构成，不同纬度的地方旋转的速度不一样。距离太阳极点较近的区域旋 转一圈需要 31 天，而距赤道较近的低纬度地区则需要 25 天。有一些恒星自转要比太阳慢一 些，但部分恒星却具有惊人的自转速度。一些恒星旋转的速度如此之快以至于它们的外层大 气被抛到了外层空间。自转速度最快的恒星的荣耀被体积极其之小的中子星获得，有的中子 星的自转速度高达每秒几百转。 571.一些恒星具有内在的磁性。有些恒星的光谱线会发生分裂以至于看上去每条谱线都呈 现两条。这种效应被称为塞曼效应，是由恒星内部和周围的磁场造成的。像我们所看到的一样，我们的太阳在太阳黑子周围具有极强的磁场。但是有一些恒星的磁场强度高达太阳磁场 强度的几百甚至百万倍。 572.许多恒星拥有一张“麻子”脸。一个世纪以前，我们就已经知道太阳的表面并不具有 均匀的亮度而是存在一些被天文学家称为“太阳黑子”的暗斑。在最近的几年中，新的天文 望远镜技术使得天文学家们能够将一些大质量恒星分辨成细小的圆盘而不是像以前那种一 个无限之小的斑点。 这种情况导致的发现之一就是人们认识到其他一些恒星也有一张 “麻子” 脸。在有些情况下，这种“黑子”非常巨大，是地球体积的许多倍。就太阳来说，黑子又可 能是因为表面各处磁场强度的不同导致的表面温度的差异而引起的。 573.恒星的光谱还可以帮助我们确定它们的距离。一些恒星的距离可以通过对视差的测量 而获得，即将要测量的恒星沿视线方向前后移动速度的快慢与更远的恒星作比较。这种技术 导致了一个被称作“三角视差”概念的出现因为它利用了数学上一个称为“三角学”的分支 并依赖于对恒星位查角的直接测量。三角视差的方法的结果非常可靠，但只适应于距离在几 百光年以内的恒星，因为大于一定距离的恒星位差角的变化是如此之小以至于难以测量。天 文学上看来，几百光年的尺度仍然是非常小的。为了得到一张给为全面的地图，天文学家们 不得不利用另外一项技术来测量星际距离。通过检测恒星的光谱，天文学家很快指出光谱分 析能使距离的探测尺度有较大的跨越。这种技术的基本原理非常简单，就是建立在两颗具有 相同谱线的恒星是相同的恒星这一基础之上的。假设我们想知道一颗恒星的距离，但因距离 太远而不能通过测量三角视差获得。 我们只要照一张这颗恒星的光谱照片并且找到一颗距离 较近的与其光谱类型相同的恒星，然后根据两颗恒星光谱相同则是同类型的恒星，如果我们 知道较近的那颗星的亮度和距离， 就能轻松得出在多远的距离那颗较远的但类型与近距离恒 星相同的恒星会呈现出我们所看到的亮度。这种方法被称作“分光视差”因为它利用恒星的 光谱来计算它的距离。利用这种技术，天文学家可以计算出几千甚至数百万光年范围内恒星 的距离。 574.宇宙是一个庞大而又复杂的地方，但是宇宙的基本化学却非常简单。宇宙中有数百亿 的恒星，但是利用分光镜，天文学家发现在整个宇宙中只有 92 种天然形成的元素。这 92 种元素同地球上存在的 92 种天然元素是一样的。固然，这 92 种元素的不同组合能够形成大 量各不相同的物质。氢和氧通过简单的组合可以形成水，相反的，氢，氧，氮，碳和磷以复 杂的方式组合能够形成 DNA。但是这些物质的基石却都是那 92 种元素。似乎宇宙要更复杂 一些才更能令人信服，但事实却不是这样的。 第十章 恒星的一生 575.宇宙间散落着众多受到星系母亲般呵护的恒星。恒星并不是随机的突然的在宇宙中产生的。相反的，他们是产生于被称作“星云”的巨型云中的。星云有气体跟尘埃组成，在星云里面不断产生着新的恒星。 五彩缤纷的织锦。但是如果星云物质远离恒星，它们将会变得非常昏暗。在有些地方，一些 不发光的气体和尘埃刚好位于我们和会发光的天体之间， 结果是天体的光把这些气体和尘埃 的昏暗的轮廓呈现给我们，比如在猎户座中的马头星云。 603.煤烟还有其他星际尘埃的成分的圆头可以追溯到红巨星。在晚年，向太阳一样的恒星 会变成红巨星它们的大气的温度会降低从而使原子能够结合形成碳和硅的化合物。 恒星发出 的光的压力会将这些化合物推到外层空间。因此，我们所看到的星际尘埃云是无数红巨星在 他们生命某一阶段“燃烧煤烟”的结果。铁和水等其他一些组成部分也在这些低温恒星的大 气中被发现，因此它们也同时被释放到外层空间。 636 恒星光度的随时间的变化怎么用光变曲线表示出来。恒星的光变曲线是一颗恒星辐射 出的光或亮度随时间的变化的轨迹或曲线。不同类型的变星有着特有的不同表现的光变曲 649 一些恒星变化不按常规变化。这些恒星的变化都是不确定的，爆发式的而且是剧烈的。 由以上特点我们可以看出这些恒星的便化趋向于无规律，有时甚至会有强烈的爆发。 663 对 Mizar 和 Alcor 的进一步观测揭示了更多问题。一个拥有一双敏锐的眼睛的人能够 分辨出北斗七星的勺柄的中间一颗星实际上是天上两颗靠得很近的恒星。 但是即使用很小的 望远镜对准这两颗恒星，你会发现两颗中亮的一颗（Mizar）自己本身就是两颗星。因而， 北斗星柄上是一个三星系统：三颗星因为万有引力相互吸引，相互绕转。 667 有些星看起来像双星，但那只不过是错觉而已。有时候我们看起来像是近密双星的其 实并不是双星，那只不过是两颗星在地球上看刚好差不多几乎在一条线上，所以看起来挨得 很近，但是实际上却可能相距好多光年。天文学家们把这种情况叫做光学双星。 669 恒星相互绕转和行星绕太阳运动服从相同的定律。这条定律是牛顿对科学最重要的贡 献之一，并且是一条基本原理，这条定律证明了支配宇宙我们“后院”这块儿的规律同样也 支配着宇宙的那头。宇宙可能曾经更复杂，但现在不是。正如开普勒的进一步说明，一颗行 星或恒星距离另一颗星越近，那么它绕这颗星运动的速度就更快，如水星绕太阳运动的速度 比地球快，地球绕太阳运动的速度比冥王星快，所以两颗恒星相距越近相互绕转越快。 670 天文学家能够跟踪许多双星随时间的运动。为了跟踪某些星的运动，天文学家对特定 天区持续拍照几年甚至几十年。 用一种叫做测量机的装置精确测量那些照片上恒星的相对位 置，然后找出位置的不同，精确到万分之一英寸或更高。将这些位置输入电脑计算出恒星的 视运动。几百对双星的运动就是用这种方法大量的测量出来。 671 双星相互绕转的周期是相当长的。许多双星的绕转周期都在 25 到100 年之间，还有一 些恒星的只需要不到 10 年就能绕它们的轨道转一圈。恒星在相互离的越远当然绕装一圈的 周期也就越长，但是，即使天文学家们只能观测和测量出整个轨道的一小部分，他们也可以 推算出剩下的部分，因为我们很好的掌握了这个物理规律。由武仙座—α 构成的双星相互 绕转一周需要 3600 年，由小熊座σ 2 组成的双星绕转一周需要 11000 年。后者两颗星的距 离是地球离太阳距离的 500 倍。 |
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