第八辑 宇宙(2)-《10万个为什么大全集》


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    自1969年以后的20年中,在南极地区发现的陨星数目增加之快,完全出乎人们的意料。先是日本南极探险队于1969年在大和山脉地区发现的,到1976年为止,在200来平方千米的范围内,收集到约1000块陨星。1976年后,其他国家的南极考察队又相继在大和山脉、阿伦地区、维多利亚谷等地区发现大量陨星。到20世纪80年代末,整个南极大陆上找到的陨星总数已达七八千块,而且,看来还有不少潜力可挖。

    全世界原先收集的陨星,据统计,大约是从3000来次陨落中收集起来的,而数千块南极陨星的发现,把陨落次数又增加了一半以上。十分可贵的是,南极陨星是在低温、低湿度、非常清洁的条件下长期保存下来的,是一大批极为珍贵的科研料和标本。

    在南极地区发现的陨星特别多,范围又都比较集中。科学家发现,这些集聚在一起的陨星是各种类型的陨星。这一事实清楚地说明,这些陨星原来是分散在各处的,由于某种原因,如冰层长期而缓慢的流动,才逐渐会聚到几个地区附近来的。

    因为南极大陆中间部分的冰层比较厚,延伸至海岸逐渐变薄。打个比喻来说,整个大陆的冰层像个铁饼。冰层很自然地从高处向低处滑动,尽管这种滑动是非常缓慢的,但正是这种缓慢的滑动把散落在各处的陨星,一点点地集中到比较靠近海岸的地区来。如果遇到高山、丘陵地带,陨星的移动受到阻碍,便会就地停下来。

    也许你觉得奇怪,这些极其难得的“天体标本”为什么喜欢跑到南极大陆安家落户?其实,这和极光一样,是由于地球磁极的影响。再加上南极冰雪的覆盖,很好地将这份天外礼物保存了起来。

    知识点:陨星、南极、地磁

    为什么观测火星的机会两年才有一次

    红色的火星是最引人注意和研究的一颗行星了,可是,观测火星的机会要隔两年才有一次,为什么呢?难道平常不能以它进行观测吗?火星是地球轨道外面的第一个行星,它绕太阳转一圈是我们地球的687日,而两颗行星接近后,到下一次再接近,需要2年零50天的时间。好比有两个长跑运动员从起跑点上一起出发,甲跑一圈只要365秒,乙跑得慢点,得687秒。两人同进起跑后,甲很快超过了乙,跑完一圈的时候,乙才跑了半圈多一点。甲开始跑第二圈,还是以同样的速度前进,由于他的速度快,看起来他正从后面赶上乙。当甲快跑满两圈时,乙刚跑完第一圈。687秒过去了,甲继续往前追赶,大约在起跑完780秒时又赶上了乙。地球和火星的情况也是这样,地球绕太阳一圈得365日多,火星得687日。而每隔2年零50天,火星才有一次接近地球的机会,这种现象叫“冲”。在“冲”的时候,是观测火星的最好机会。另外每隔15至17年,有一次火星特别接近地球,这叫“大冲”。在大冲的时候,观测的机会特别好。

    在冲的前后,地球同火星的距离也是有变化的,近到5千多万公里,远到1亿来公里,这是由于他们的轨道并不是同心圆,轨道的某些部分彼此较接近,另外的地方就远些。

    知识点:火星、行星、同心道

    为什么火星看上去是红色的

    火星,似火一般在夜空发出火红色的光芒。从望远镜中看去,火星宛若一团燃烧的火球。这一现象曾一直使古人迷惑难解,因此在中国古代,人们把这颗火红的星星称为“荧惑”。荧就是荧荧似火的意思。

    那么,火星为什么会呈火红色呢?

    大家知道,火星是太阳系九大行星之一,行星是不会发光的,我们所看到火星火红的颜色是它反射太阳光的结果。

    据研究,火星表面的岩石含有较多的铁质。当这些岩石受到风化作用而成为砂尘时,其中的铁质也被氧化成为红色的氧化铁。由于火星表面非常干燥,没有液态水的存在,这使火星上的砂尘极易在风的驱动下到处飞扬,甚至发展成覆盖全球的尘暴。1971年,当“水手9号”空间探测器飞临火星上空时,就曾观测到一次巨大的尘暴,尘暴先是从南半球开始,然后扩展到北半球,把整个行星都笼罩在尘埃之中。尘暴持续了几个月之久,大气中的砂尘才逐渐沉落,使火星表面恢复原来的状况。正是这种反复发作的尘暴,使火星表面几乎到处都覆盖着厚厚的氧化铁砂尘,结果火星表面便呈现出红色的面貌。在太阳光的照射下,火星在夜空中荧荧似火,发出火红色的光芒。

    知识点:火星、火星尘暴、氧化碳

    为什么人类要多次探测火星

    在太阳系的九大行星中,火星和地球在许多地方十分相似:火星自转一周是24.66小时,昼夜只比地球上的一天多40分钟;火星自转倾斜角也和地球相近,所以火星上也有春夏秋冬四季的气候变化;火星上还有大气层。

    1877年,意大利天文学家斯基帕雷用望远镜发现火星上有许多细长的暗线和暗区,他把暗线称为“水道”。有人干脆把“水道”翻译成英语的“运河”,暗区就成了“湖泊”。有运河就有智慧生命的大规模活动。于是,一个世纪以来,有关这颗红色星球上的火星人和火星生命的传说、猜测和探测不断出现。眼见为实,只有对火星进行逼近观测,才能彻底解开这些谜。20世纪50年代后,人类就开始了利用航天技术探测火星的努力。

    早在1962年和1965年前俄罗斯和美国分别发射了“火星1号”和“水手4号”探测器,并首次给火星拍照。

    1969年,“水手6号”和“水手7号”探测器观测了火星南极,并且发现火星大气中的二氧化氮含量高达95%。

    1972年,“水手9号”探测器拍摄了7000多张火星照片,这些照片显示了火星表面70%区域中的峡谷、火山和干涸的河床。

    1974年,前苏联发射的“火星5号”首次拍摄了火星的彩色照片。

    “水手”系列探测器拍摄的大量照片表明,火星上根本没有什么运河。

    那么,火星上究竟有没有生命呢?这必须对火星作进一步的了解,除了逼近观测外,还必须作着陆探测。

    1996年12月,美国发射“火星探路者”探测器。1997年7月4日,“火星探路者”经过7个月的旅行,行程4.94亿千米,终于来到火星,并成功地在火星上的阿瑞斯平原着陆,同时向人类发回了1.6万张照片。这是美国航天局跨世纪的一连串火星轨道和着陆探测计划的开始。

    1996年11月,美国发射“火星全球勘探者”飞船。“火星全球勘探者”在1997年9月进入火星轨道,这是人类成功地送入火星的第一个轨道器。

    “火星探路者”终于找到了一些支持“火星生命说”的证据,从它发回的1.6万张照片中科学家发现,几十亿年前,火星的阿瑞斯平原曾发生过大洪水,而现在的火星可能与地球一样有晨雾,说明火星上有水,有水就可能有生命。而“漫游者”的研究结果,证实地球上的一块编号为“alh84001”的陨星,可能来自火星,而美国航天局的科学家宣布,他们在这块陨星中发现了可能存在原始生命的证据。这一研究仍在继续。

    知识点:火星探测、“火星探路者”、“火星全球勘探者”

    为什么有的彗星会消失

    彗星就像是太阳系的“流浪者”,它们有的每隔一定时期回来一次,有的则一去不复返。每隔一定时期回来一次的彗星,叫周期彗星,它们环绕太阳沿着扁长的椭圆轨道运行;而那些一去不复返的彗星,则是非周期彗星,它们的运行轨道是抛物线或者双曲线。科学家发现,有的周期彗星也会消失,这是什么原因呢?

    彗星在太阳系空间穿行时,常常会从某颗大行星的附近飞过,而受它们摄动的影响,运行轨道会发生改变。施加这种摄动影响的最主要“角色”就是质量较大的木星和土星。如果彗星受到的摄动很大,彗星的速度有可能增加很多,原来椭圆形轨道就会变成非椭圆,成为抛物线或双曲线,周期彗星也就变成非周期彗星,它们就会一去不复回,成为“遗失”了的彗星。

    周期彗星消失的另一个原因,就是因崩裂瓦解而成为流星群。作为彗星,它是消灭不见了,但作为流星群,它依然穿行于太阳系,有时还会化作壮观的流星雨,在地球附近作一番精彩的表演。比拉彗星就是一个著名的例子。

    另外,彗星每次回归经过太阳附近时,由于部分物质化为气体,形成彗发、彗尾、彗云等,就会损失一部分质量,而使彗星变“瘦”、变“小”。科学家算了算,彗星每次回归大约都要损失0.5%-1%的物质。如果这种估算正确的话,一颗彗星在回归一二百次后,就将消耗殆尽,从此,这位“流浪者”也就在太阳系中消失了。

    知识点:彗星、周期彗星、非周期彗星、比拉彗星

    为什么金星表面温度特别高

    金星离太阳比地球近30%左右,它表面温度应该比地球高些,这是完全可以预料和理解的。可是,当科学家们通过观测发现金星表面温度竟高达465℃-485℃的时候,也感到有点惊讶。

    什么原因使得金星表面温度如此高呢?

    金星有着浓密的大气层,它阻挡我们直接看到它的表面。只是在空间探测器接二连三地对金星大气层和表面进行现场考察之后,它才逐渐揭开了自己的面纱,为我们透露了—些秘密。

    原来,金星大气中二氧化碳的含量达到难以想象的程度,在97%以上。大气低层的二氧化碳含量高,达99%,几乎全是二氧化碳了。而我们地球表面附近的大气层中只含有约0.03%的二氧化碳,与金星比起来,实在太微不足道了。此外,金星大气中还有少量的氮、氩、一氧化碳、水蒸气等。

    就在离金星表面三四十千米高空的大气层里,存在着很厚的浓云密雾。更加令人惊奇的是,这层浓云竟是由雾滴状的浓硫酸组成的。在地球上,硫酸是重要的化工产品,想不到它在金星上竟然是大量存在的天然产品。

    金星大气可以反射约76%的太阳光,使它在天空中显得特别明亮。其余24%的太阳光穿过金星大气,照射到金星地面,本来的情况应该是,照射到金星地面的24%太阳光中,有一部分会从地面返回太空,可是,金星大气层中浓密的二氧化碳却起了阻碍作用,就像给金星盖了一床大棉被。太阳辐射的热量在金星表面附近越积越多,温度也越来越高,达到了现在难以想象的程度,产生所谓的“温室效应”。

    地球大气层中的二氧化碳含量尽管不多,但是,地球上每时每刻产生出来的二氧化碳可不少;如果长此以往面不采取有效的措施,后果将会是非常严重的。地球上的温室效应已经成为一个重要的环境问题,金星无异给人类上了严肃的一课,向人类提出了警告。

    知识点:金星、金星大气、温室效应、二氧化碳

    为什么太阳系中会有那么多小行星

    太阳系里有什么?一位天文学家曾巧妙地回答说:“一小簇大行星,一大簇小行星。”这句话的确抓住了问题的核心。太阳系中已经发现的大行星只有9颗,而从1801年发现第一颗小行星,到20世纪90年代末,已登记在册和编了号的小行星已超过8000颗,还有更多的小行星有待进一步的证实。

    大行星的这些“小兄弟”究竟有多少呢?据统计,总数当在50万颗左右。其中的绝大多数都在火星与木星轨道之间运行,与太阳的距离集中在2.06-3.65天文单位。太阳系的这部分区域被称为“小行星带”。

    为什么在火星和木星轨道之间,聚集着那么多小行星呢?

    这个问题摆在天文学家面前已经有一二百年了,但迄今还没有普遍承认的定论。

    常提到的是一种“爆炸说”,它认为:小行星带内原先是有一颗与地球、火星不相上下的大行星,后来,由于某种现在还不清楚的原因,这颗大行星发生了爆炸,炸裂的碎片就成了现在的小行星。但是,究竟从哪里来那么大的能量,居然能使整个大行星炸得粉身碎骨?炸飞的碎块又怎么能恰好集中在的小行星带内呢?

    有人提出了另外的观点,认为原来这部分空间存在着直径都在几百千米以下的小行星,它们在长期绕日运动程中,难免会相互靠近,发生碰撞甚至多次碰撞,于是就了现在这样大小不等、形状各异的众多小行星。碰撞说也有不能自圆其说的地方,如果有几十个那么大的天体在火星和木星的轨道间运动,就像是太平洋里有几条鱼在游动,哪来那么多碰撞机会呢?

    近些年来,比较流行的是所谓的“半成品说”,大意是:在原始星云开始形成太阳系天体的初期,由于木星的摄动和其他一些未知因素,使得这部分空间内本来就不多的物质更进一步减少,这样,这些物质无法形成大行星,只能成为现在的“半成品”——小行星。

    有关小行星的问题,虽然一时还没有解决,但天文学家已经认识到,研究小行星对于我们弄清太阳系的起源问题是多么重要!

    知识点:小行星、小行星带、爆炸说、半成品说
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