人类神秘现象

书山居士

在阿尔法磁谱仪中,由铷铁硼材料制成的永磁体是其主体结构,其重量约2千克,高1米直径1.2米、长0.8米,是一个空心圆柱体,其中的磁场强度为1400高斯,能长期在太空中稳定工作。根据磁场反应的粒子电荷以及粒子的速度、轨迹、质量等信息,AMS可以推断粒子的正与反。

可以说,当今最先进的粒子物理传感器就是AMS航天实验证明,阿尔法磁谱仪经受住了**升空时的剧烈震动和严酷的太空工作环境的考验状况良好,捕捉到许多带电粒子的踪迹,这些粒子是由次宇宙射线发出的。按照预定的计划,2001年月,阿尔法磁谱仪被装载到阿尔法国际空间站上,进行长达3年的反物质空间探测人们如此热切地探求反物质,其目的不仅在于要证实理论的正确与否,而更实际的则是在于获取巨大的能量。

任意半吨物质与半吨反物质相遇,则发生湮灭,并且会放出能量,这种能量将是燃烧1吨煤所放出的能量的30亿倍。只要用正、反物质各1吨发生湮灭,湮灭所产生的能量就可以解决全世界1年所需的能量。而且湮灭后不留残渣和任何有害气体。因此,反物质是极千净的超级能源,同时更是理想的宇宙航行能源。据计算,10毫克的反质子只有—粒盐那么大,却可以产生相当于200吨化学液体燃料的推进能量。通过这些能量,可以轻而易举地将巨型航天器送入太空。科学家们设想造一艘头部装一面巨大的凹面反射镜的光子巨船,要使飞船开动时,就将燃料库中的物质和反物质分别有控制地输送到凹面镜前,让它们在凹面镜前适当位置接触、湮灭,再转化为极其强烈的伽马射线,即光子流。这种光子流被凹面镜反射出去,产生巨大的反作用力,就像气体从火箭喷口喷出一样,推动飞船前进。

尽管至今我们仍不能确定宇宙中有反物质,但我们也不能过早予以否定。因为距离我们100多亿光年的天体是人类已观测到的最遥远的天体,但这并不是宇宙的边缘,也许在更遥远的太空中会有反物质存在。也可能确实有反物质存在于我们已经观测到的宇宙中,只是由于某种原因使我们无法看到这些反物质。

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宇宙大爆炸理论认为,宇宙诞生之前,没有时间,没有空间,没有物质,也没有能量。约150亿年前,一个很小的点爆炸了,逐渐膨胀,形成了空间和时间,宇宙随之诞生,并经过膨胀、冷却演化至今,星系、地球、空气、水和生命便在这个不断膨胀的时空里逐渐形成。最新的天文观测和膨胀宇宙论研究表明,宇宙的密度可能由约70%的暗能,5%的发光和不发光物体,5%的热暗物质和20%的冷暗物质组成。也就是说,宇宙中竟有九成物质是看不见的暗物质,其中可能包含有宇宙早期遗留至今的一种看不见的弱相互作用的重粒子冷暗物质正是支持膨胀宇宙论的关键。

宇宙中的暗能、暗物质至今尚未被发现,这就给我们留下了一系列关于宇宙中的暗物质问题的谜团人类共同关心的问题是:宇宙中的暗物质究竟有多少?它们在宇宙中占有多大的比例?目前天文学家还无法确知。只是给出了一些估计的数字:在宇宙的总质量中,重子物质约占2%,也就是说,宇宙中可观测到的各种星际物质、星体、恒星、星团、星云、类星体、星系等的总和只占宇宙总质量的2%,98%的物质还没有直接观测到。在宇宙中非重子物质的暗物质当中,冷暗物质约占70%,热暗物质约占309。

紧接着,下一个问题又来了:宇宙中存在的大量非重子物质的暗物质组成成分究竟是些什么粒子?它们的形成及运动规律又是怎样的呢?于是,寻找暗物质、探求暗物质的性质就成了世界高能物理研究的热点之一,寻找的途径包括在超大型加速器上的实验,还包括在地下、地面和宇宙空间对宇宙线粒子的测量。中国科学院高能物理硏究所在寻找暗物质的研究方面在囯际上一直处于领先地位。1972年,高能所云南高山宇宙线观测站曾观测到:一个从宇宙射线中来的能量大于300亿电子伏特的粒子碰撞石墨中的粒子后,产生了3个带电粒子。分析表明其中一个是负介子,一个是质子,还有一个是能量大于430亿电子伏特、寿命长于0046纳秒的带电粒子。…许多科学家认为若此事能被证实,它将肯定是超出标准模型的新粒子,而这个新粒子就可能是暗物质的粒子。

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1979年,科学家发现,在仙女座背景方向的温度比天空其他方向的要高,那里存在着巨大的未知质量。“失踪的物质哪里去了呢?按照牛顿物理万有引力定律,星系中越往外的行星绕该星系中心的转动速度越慢。太阳系中的行星运转正是这样的。但已观测到有许多星系,其外边缘行星比中心附近行星绕转得更快。这说明除看得见的星系或星系团外,还有大量暗物隐藏在其中,它们像晕一样包围着星系和星系团。那么,这些像晕一样的东西是由什么物质构成的呢?有人认为是X射线和星系际云,但它们远没有估算的暗物质那么多;也不是年老的恒星体积很小的中子星和白矮星,它们行将死亡时会抛出大量物质,但人类并未观测到。

英国剑桥大学的物理学家霍金认为有可能是黑洞。还有不少科学家认为是“中微子。并提出了暗物质的“中微子模型。但硏究这个模型还存在一定的困难,例如,按此模型只有在超星系团周围才有晕,但实际上在星系周围也观测到晕;而且中微子是否有质量,科学实验也未最终确证。世纪80年代,美囯和苏联的一些科学家提出了暗物质的“轴子ˉ模型。按照这个模型,混沌伊始(宇宙爆炸后不久有一个混沌不分的时期),宇宙就如一坛重子和轴子混合交融的浓汤。后来重子由于辐射能量,憬慢地转移到团块中心去了,结果普通发光物质的核被冷子晕包围,形成了星系似的天体。这个模型简洁美妙,有人用计算机对这种模型进行了模拟演算,最终得到的宇宙演化图像与我们今天观测到的宇宙十分吻合。但这个模型毕竟是假想的产物,它能否成立,还需要更多的实验来验证。

从理论上说,冷暗物质粒子应该具有一种质量很重的中性稳定粒子,它不直接参与电磁相互作用,但可以参与弱相互作用和引力相互作用。这种粒子肯定是超出标准模型的粒子,如果能在实验中直接观测到这种粒子,将是探讨物质微观世界结构和基本规律方面的重大突破。目前中科院高能所参加了由意大利罗马大学牵头的意中合作组的冷暗物质粒子硏究。为了避免各种信号干扰,意大利国家格朗萨索实验室建在一个高速公路穿过的山洞下,岩石厚度有1000米。中意科学家硏制的100千克低本底碘化钠晶体阵列安装在意大利格朗萨索国家地下实验室,经过8年的实验,科学家们已经探测到这种物质粒子偶尔碰撞碘化钠晶体中的原子核时发出的微弱光线,并获得了这种信息的3个年调制变化周期,还据此推算出这种粒子的质量至少是质子的50倍。实验的初步结果提供了宇宙中可能存在一种重粒子,即冷暗物质粒子的初步证据。
科学家们认为,这种粒子的存在将非常有力地支持膨胀宇宙论和超对称粒子模型,因扰天文学家70多年的谜团就能澄清,粒子物理、天体物理、宇宙学将会有突破性发展。但实验中要确认冷暗物质的存在及特性,尚需进一步的观测数据和可靠证据,我们期待着关于暗物质的一系列谜团早日揭开。

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目前,人类的活动还没能突破太阳系之外,而太阳同人类的关系是如此密切,离开了太阳,人类将永远处于黑暗之中,所以两个多世纪以来,许多杰出的思想家都在积极探讨太阳系的起源。关于太阳系是如何起源的,200年来还没有一种权威说法,人们提出了一种又一种假说,这些假说已经有40多种了,但其中影响比较大的,主要有以下几种观点：

灾变学说。法囯的布封首先提出了这个学说。20世纪前50年,又有一些人相继提出这个假说。这个学说认为太阳是太阳系中最先形成的星体。一个偶然的机会使一颗恒星(或彗星)经过太阳咐近(或撞到太阳上),太阳上的物质被其吸引出(或撞出)—部分。这部分物质就形成了后来的行星。根据这个学说,行星物质和太阳物质应来源于一个共同体。它们有“血缘”关系,或者说太阳和行星是母亲和子女关系。他们认为一次偶然撞击事件形成了今天的太阳系而没有从演化的必然规律去客观地探讨太阳系的起源问题,因为行星系在银河系中是比较普遍的,银河系中绝不只有太阳系这个行星系。只有从演化的角度去探求才有普遍意义。就撞击来说,如果撞击到太阳上的是小的天体,它的质量太小,不可能把太阳上的物质撞出来,太阳必定会吞噬掉这个小天体。1994年彗星撞击木星就是一个很好的例证。对木星发起连续攻击的21块彗核,在木星表面仅引起小一点涟漪,结果彗星被消化掉了。如果说恒星与太阳相撞,这种可能性就更小了。因此,曾提出灾变学说的一些人,后来也纷纷放弃了原有的观点。

灾变学说。法囯的布封首先提出了这个学说。20世纪前50年,又有一些人相继提出这个假说。这个学说认为太阳是太阳系中最先形成的星体。一个偶然的机会使一颗恒星(或彗星)经过太阳咐近(或撞到太阳上),太阳上的物质被其吸引出(或撞出)—部分。这部分物质就形成了后来的行星。根据这个学说,行星物质和太阳物质应来源于一个共同体。它们有“血缘”关系,或者说太阳和行星是母亲和子女关系。他们认为一次偶然撞击事件形成了今天的太阳系而没有从演化的必然规律去客观地探讨太阳系的起源问题,因为行星系在银河系中是比较普遍的,银河系中绝不只有太阳系这个行星系。只有从演化的角度去探求才有普遍意义。

就撞击来说,如果撞击到太阳上的是小的天体,它的质量太小,不可能把太阳上的物质撞出来,太阳必定会吞噬掉这个小天体。1994年彗星撞击木星就是一个很好的例证。对木星发起连续攻击的21块彗核,在木星表面仅引起小一点涟漪,结果彗星被消化掉了。如果说恒星与太阳相撞,这种可能性就更小了。因此,曾提出灾变学说的一些人,后来也纷纷放弃了原有的观点。

星云说。德囯伟大哲学家康德首先提出了这种观点,几十年以后,法囯著名数学家拉普拉斯也提出了这一问题。他们认为,一个原始星云形成了整个太阳系的物质,太阳是由星云的中心部分形成的,行星则是由星云的外围部分形成的。然而康德和拉普拉斯他们的观点也存在差异,康德认为太阳系是由冷的尘埃星云经过进化性演变,首先形成太阳,然后形成行星。拉普拉斯则相反,认为十分灼热的气态原始星云迅速旋转后,先分离成园环,行星由这些圆环凝聚而成,稍晚一些后才形成了太阳。尽管他们的观点差别很大,但是假说的前提是一致的,因此人们把他们的假说合称为“康德拉普拉斯假说俘获说。

此种学说则认为,太阳在星际空间运动中与一团星际物质相撞后,太阳靠自己的引力捕获了这团星际物质。后来,在太阳引力作用下这些物质加速运动渐渐地由小变大,最终形成了行星。这个学说的基本前提也认为太阳是最早形成的星体。但是物质不是来源于太阳,而是由太阳捕获而来。它们与太阳物质没有“血缘关系,只是“收养关系目前,各种假说都有自己的计算和理论根据,但都存在着不足之处,至今仍没有哪一种假说得到科学界的普遍承认。也许随着科学技术的发展,新的理论和方法会最终告诉我们太阳系起源的真正原因。

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太阳是我们这个星系赖以生存的能量源泉。如果没有太阳,地球上的人类、动物和植物都无从生长,我们美丽的地球将会一片死寂。太阳,带给人类温暖和光明,从古至今都被视为至高无上的象征。太阳会有衰老死亡的一天吗?它的未来将会如何?

宇宙中,太阳是离地球最近的恒星。其核心温度高达1500万~2000万K,每秒都有6亿多吨的氢聚变为氦,每4个氢原子核在这一过程中聚变为1个氦原子核,太阳也就因此向外辐射出能量。地球植物的生长和光合作用,煤、石油等矿藏的形成,大气循环、海水蒸发、云雨生成等等,均源于太阳的活动。10亿年来,地球的温度变化很小,不超过20°C。这是太阳稳定活动的据,这也为生命的孕育、演化打下良好基础。

太阳上的氢聚变反应至今为止已经历了几十亿年,从不间断。氢持续减少,氦不断产生太阳的未来是怎样的呢恒星演化理论诠释了“主星序阶段”,即从恒星中心核内的氢开始燃烧直至全部生成氦。恒在主星序阶段上称为“主序星。各恒星体根据各自质量在主星序中存在的时间是不同的。天文学家爱丁顿发现,恒星体的质量与它为抗衡万有引力而产生的热量成正比;星体膨胀速度与热量成正比。产生的热量越多,星体膨胀速度越快,相应地留在主星序中的时间越短。

太阳现在就处于主星序阶段,科学家计算,太阳最多有100亿年左右的时间停留在主星序阶段,至今为止它已有46亿年处于这一阶段了。大于太阳15倍质量的恒星只能在主星序阶段停留1000万年,相当于15太阳质量的恒星则可以存在长达10000亿年之久恒星漫长的青壮年期—一主星序阶段一旦度过,进入老年期就会成为“红巨星¨。

在这个阶段,恒星将膨胀到大于本来十亿多倍的体积,因此被称为“巨星。之所以被加上“红”,是由于随着恒星迅速膨胀,其外表面越来越远离中心,温度也随之降低,发出的光也愈发偏红。红巨星尽管温度降低,光度却增大,变得极其明亮。人类肉眼能看到的亮星,就有许多是红巨星。我们最为熟悉的就是猎户星座的“参宿四”,其直径为太阳直径的800倍,达11亿千米。若“参宿四在太阳的位置发光,红光会遍及整个太阳系。“主序星到红巨星的衰变过程,变化不仅是外在的,内核也发生了巨大的转变——从“氢核¨成为“氦核¨。氦核逐渐增大,氢燃烧层也不断向外扩展

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一旦形成红巨星,它便会发展到恒星演化的下一阶段白矮星。外部区域迅速膨胀氦核受反作用力向内收缩,其中的物质温度增高,内核温度最终将超过1亿度,引发氦聚变。氦核经过几百万年燃烧殆尽,而恒星的外壳混合物仍然以氢为主。这时恒星结构复杂了许多氢混合物外壳下隐藏着一个氦层,还有一个碳球埋藏在内。这样,恒星体的核反应更加复杂其内部温度上升,最终使其变为其他元素。红巨星外部与此同时也开始急剧地脉动振荡:恒星半径大小不定,稳定的主星序恒星变为多变的大火球。火球内部的核反应更加动荡,忽强忽弱。

恒星内部核心的密度增大到每立方厘米10吨左右,此刻,一颗白矮星便在红巨星内部诞白矮星的特征是体积小、亮度低、质量大、密度高。例如天狼星伴星,体积类似地球,却差不多和太阳一样重!它的密度为每立方米1000万吨左右。由白矮星的半径和质量,算出其表面重力差不多是地球表面重力的1000万~10亿倍。任何物体在这样高的压力下都将毁灭,即使是原子也会被压碎;电子也将脱离原子轨道而自由运动由于没有热核反应来为单星系统提供能量,白矮星一边发光,温度一边降低。100亿乙年的漫长岁月过去后,白矮星将停止辐射而死亡,躯体会变成硬过钻石的巨大晶体—黑矮星在宇宙中孤单地飘浮。

一些科学家们认为,几十亿年后,太阳会在快要灭亡时迅速膨胀,所有太阳系内的星体和星际物质都会被吞噬掉。到那时,太阳会剧烈地抖动,大量物质在脉动过程中被抛入星际空间,而太阳会失掉大部分的质量,其余部分则缩为白矮星。银河系中发现的大量变星表明,恒星死亡过程中脉动和质量的抛失极为普遍,一些变星每年能够拋岀等于地球质量的大量物质。

想要更好地了解包括太阳在内的恒星如何灭亡,可以研究这种质量的抛失。些科学家认为,虽然目前还不太清楚恒星的演化过程,但50亿年后,可以基本肯定太阳会成为红巨星。那时地球上的一切生命都会灭亡,地面温度将高于现在2~3倍高温度会达到100℃;而地球上的海洋也会蒸发成为一片沙漠。太阳大概会在红巨星阶段停留10亿年,光度会提高到今天的几十倍;体积也将会极大地膨胀,若从地面观察,会看见整个天空都是太阳当然,“世界末日距现在还很遥远,相信未来的人类一定会为自己在茫茫的宇宙中找到新的“故乡

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行星、卫星、小行星和彗星围着太阳旋转,就像围着篝火狂欢的人群。太阳和绕它旋转的各种天体一起组成了太阳系。

太阳是个中等大小的恒星,这对于我们人类的生存是很有利的。夜空里有成千上万的恒星和太阳一样大,一样明亮,但是它们离我们太远了,看起来就是一个亮点。遥远的恒星还远不上这些,在银河系里,数以亿计的恒星需要借助于天文望远镜才能看得见。

但是我们的星系也并不是唯一的星系。在漆黑空旷的宇宙里,可能有上千亿个星系,每个星系都包含数十亿颗恒星。宇宙之大让人难以想象。宇宙中有数不清的恒星,那么,为什么我们的太阳是唯一一颗有行星绕行的恒星呢?天文学家一直在研究这个问题。看起来,即使不是所有的恒星都有行星环绕,至少有一些恒星有这是显而易见的。

据天文学家估计,宇宙中大约有1兆兆亿颗行星。关键是,如何找到它们,而这项工作虽然是一件困难的事。因为同恒星相比,行星又小又暗。虽然有时可以反射其邻近恒星的光,但它们自己并不发光。所以,即使使用最强大的天文望远镜,在地球上可能也无法看到遥远恒星的行星。一个普通大小的行星将消失在它的恒星的光芒中。可以想象一下这样的情景:在你前方3.2千米处有一只1000瓦灯泡,你所要做的是寻找这只灯泡附近的粒灰尘。在地球上寻找其他恒星的行星就是这么艰难,所以天文学家试图尝试其他方法。

他们认为最好的方法就是找出它们对自己恒星的万有引力作用万有引力是由质量引起的,所有天体之间都存在相互吸引的力。恒星吸引行星,于是行星绕恒星旋转。同样,行星也会反作用在恒星上一个相同大小的拉力。我们知道,恒星在自转的同时也会在宇宙穿行,而它的行星也跟着它运动天文学家们试图寻找恒星在穿过宇宙时微小的摇摆。因为这些摇摆很可能是我们看不见的星在绕恒星旋转过程中施加给恒星的力的方向不断改变而形成的.

1991年,英国天文学家们曾经宣布,他们发现了行星大小的绕脉冲星旋转的天体。脉冲星是一种高速旋转的,体积小、密度大的恒星,它在旋转的过程中,还会发出无线电波。天文学家之所以认为有行星绕它旋转,是因为他们发现无线电信号发生了波动—就像该脉冲星在摆动。几个月后,美国科学家在第一颗脉冲星上也发现了类似的波动,看起来绕脉冲星旋转的是两三颗行星。

但是1992年1月,英国天文学家又宣布了一个出人意料的结果:他们之前的发现是错误的。科研小组没有把我们自己星球绕日运动考虑进去,这也会影响对数据的分析但是美国科研小组的研究成果似乎没有问题。他们的发现和其他科研小组的类似发现几乎可以肯定我们生活的太阳系不是宇宙里唯一的太阳系。

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由于大气不均匀起伏,当星光通过地球大气时,导致恒星的光看起来一闪一闪的,这称为“行星际闪烁ˆ。充满行星际空间的太阳风引起了宇宙射电源的闪烁现象。天文学家通过射电镜发现的宇宙射电源,称为“射电源,其波长从1毫米~30米,它是电磁辐射异常强的局1967年春天,英国剑桥大学卡文迪许实验室为了进一步研究宇宙射电源,设计建造了一种新型的时间分辨率很高的射电望远镜。为了保证仪器的正常运转,天文台决定开展人工分析工作。

英囯天文学家休伊什教授的硏究生乔丝琳·贝尔小姐接受了这一个任务在观测时人们发现,每到子夜时,一个神秘的射电源便会发生闪烁,同时自动化记录笔绘出了一连串间隔都是1.337秒的脉冲曲线,这个神秘的射电源发出的无线电脉冲波长是3.7米到1968年1月,发出这种波长3.7米的脉冲的射电源已发现了4个。根据观测到的宽16毫米的脉冲,可以断定天体的发射区尺度限定在3000千米以内。后来的精密测量表明,的确是由于该天体自转而发出的脉冲信号。

1968年2月,休伊什教授观测到的来自天体的周期性脉冲射电辐射,其周期短而且精确仅为1.3373011秒。这一天体被天文学家形象地命名为脉冲星脉冲星的直径只有十几千米,它绕轴自转一周的时间只需三四秒钟甚至更短。它的磁场高达1万亿高斯以上,而地球磁极的磁场强度仅为0.7高斯。脉冲星的电子以无线电波的形式从它的两个磁极逃逸出来,并带出能量。脉冲星高速自转时发出的无线电波束会很有规律地到达地球。

不久后,射电天文学家在蟹状星云中发现了一颗脉冲星,它能在可见光的范围内发出辐射,它的脉动特别快。这颗脉冲星以前被认为不过是一颗普通的恒星,随着观测仪翳精确庋的提高,有人发现它每秒钟会闪烁30次,而且光的闪烁正好和射电辐射的时间相-然而,脉冲星到底是一种什么样的天体呢?它是否一会儿膨胀一会儿收缩呢?它收缩时是否发射出能量呢?

个天体如果不是一直发射能量,而是周期间歇性的,那么,在不发射能量的时候,它定会发生某种物理现象。它也许正绕着它自己的轴或围绕着另一个天体运转,并且每绕转一周,就发射出一股能量。

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早在1934年,德国著名天文学家巴德和兹维基就在一篇论文上指出,超新星现象实际上是体的一种粉碎性爆炸,这种爆炸包括两个方面:一方面是大量的外部物质被抛射冋太空,另方面星体的中央部分坍缩,变为一颗恒星,因为它是由排列紧密的中子构成的,所以称脉冲星被发现后,中子星又引起了广泛的注意。

科学家们分析认为,只有白矮星或中子星能发出如此快速的脉冲信号。这样小的天体应当会飞快地自转,否则就不会产生上述的脉冲现象。而且,在这样的天体上,表面的某些点可能会使其中的电子通过。这样,当中子星高速自转时,电子就会从这些点逃逸出来,像—个旋转喷头喷出的水那样喷射出来,从而产生射电脉中波,或者它每旋转一周,就会朝地球的方向喷射出一些电子,同时会逐渐失去能星。至此,人们终于明白,天文学家曾经担心永远无法探测到的中子星就是脉冲星。

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一般人都知道,宇宙中星体之间的距离非常遥远,彼此接近的机会很少。但经过天文学家的观测和研究,发现星球之间也存在彼此吞食、互相残杀的现象。科学家们把这类星球称为宇宙中的“杀星。

美国天文学家发现了这种互相吞食的现象。主角是两颗恒星,并且是一对双星,都已进入衰亡期,均属白矮星。这两个星球体积很小,可质量要比太阳大得多。经观测发现,这两颗星体靠得很近,彼此围绕着对方旋转运动。其中一颗大的恒星,在不停地吞吃比它小的那一颗。大恒星把小恒星的外层物质剥下来吸到自己身上来,自己变得越来越胖,质量和体积不断增大。而那颗被吞食的恒星,变得越来越小,最后只剩下一个光秃秃的星核了。
不止是星球之间存在着彼此吞食的现象,星系之间也在互相吞食和残杀。

现在有一种理论认为,宇宙中的椭圆星系就是两个旋涡扁平星系互相碰撞、混合、吞食而形成的。有人曾经用算机做过模拟实验:用两组质点代表星系內的恒星,分布在两个平面里,由于引力作用系内的恒星在一定的规律作用下相向而行,逐渐融合成一个整体加拿大天文门迪通过观测还发现,某些巨大的椭圆形星系,其亮度分布异常,仿佛中心部位还有一个小核。他认为,这是一个质量较小的椭圆星系被巨椭圆星系吞食的结果。

但由于星系之间、天体之间距离都极为遥远,碰撞和吞食的机会很少,所以,要想证实以上说法是不是成立,还需要一段时间。

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地球和人类会因为大行星的会聚而招致灾难吗?答案是:肯定不会的。这是因为,行星运动规律决定着行星会聚,并非是上天的旨意。

由于八大行星绕太阳公转的轨道参数都不一样因此它们在运行中肯定有聚有散,它们的会聚就像它们的分离一样合情合理,并没有什么特别之处。要说行星会聚有什么特别,那就是它极少出现。据计算,八大行星同时位于太阳一侧180以内的机会是极少的,大约平均需要1789年出现一次有人认为,引发地震的一个重要原因就是由于大行星的会聚。其理由是,行星会聚使地球受到的引潮力增大,因而触发地震的可能性很大。

而事实并不是这样的。地球所受到太阳系天体的引潮力主要来自月球和太阳。月球的质量虽然只有太阳质量的1/2700万,但月球与地球的距离只有太阳与地球平均距离的1390,所以月球对地球的引潮力要大于太阳对地球的引潮力,前者是后者的225倍。金星质量虽小,但与地球的距离近,所以,金星对地球的引潮力在大行星中是最大的,它对地球的引潮力大约是行星总引潮力的87%,然而它对地球的引潮力仅仅为月球引潮力的1/2000。

那么,大行星的会聚给地球带来的影响到底有多大呢?1997年,美国天文学家米尤斯通过计算表明,即使八大行星都和地球处在一条直线上,而且它们都处在和地球最近的距离处,它们对地球总的引潮力也只等于太阳平均引潮力的16400。显然,五星会聚时的引潮力还要小于这个值。可见,行星会聚时的潮汐引力对地球的影响几乎可以忽略不计,当然也就不可能引发地震。

大行星的会聚会给地球的气候带来影响吗?多数科学家认为不会有影响。因为计算表明八大行星当中,金星、水星、木星、地球四颗行星对太阳的引潮力占所有行星的引潮力总和的97%,而且它们几乎每三四年就有一次比较接近的机会,而并没有给太阳带来异常现象,当然也就不会给地球上的气候带来影响但是,也有人看法不一样,他们认为,地球的温度与行星和太阳的相对位置有一定联系。通过计算,太阳和其他八大行星都处于地球的同一侧,靠最外边的两颗行星的地心黄径相差最小的年份,他们发现九星(这里指的相聚是以地球为中心,太阳和其他八大行星散布于扇形区域内,称为九星地心会聚)也具有一个会聚周期,周期近似于179年。他们把九星如此相聚的年份与历史上气温变化相对照发现,近千年来在行星相聚的年份,中囯都会岀现低温期。
不过,地球气候的变化,究竟是否是行星和太阳会聚在地球的同一侧影响所致,目前还没有明确的结论。行星会聚会给地球和人类带来灾难的说法显然没有根据,但是月球、行星、太阳位置的排列和变化到底会不会影响地球、这种影响究竟有多大,值得科学家们进行深入研究。

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茫茫宇宙,浩瀚无垠,我们所居住的地球不过是沧海一粟。作为太阳系家族中的-分子地球有其他8个兄弟行星,按距离太阳的远近,依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星(2006年8月24日,国际天文联合会宣布冥王星为一颗矮行星,不再属于太阳系九大行星之列)。人类自诞生以来,一直对自己所居住的地球及地外环境进行着不懈的探索。

人类的智慧是不可估量的,早在进入文明历史之前,人类就已经确定了水星、金星、火星、木星和土星的存在,并对这5颗星体进行了长期的追踪观测,只不过那时地球连同这5个星体的行星身份还未被知晓。16世纪时,一批学者用自己的鲜血甚至生命换来了真理的曙光,在他们的努力下,“地心说不攻自破,使人们普遍接受了我们所处的星系是以太阳为中心,这个家族中有6个行星成员的科学理论。随着科学的发展和观测技术的进步,人们不断修正着关于宇宙的理论体系。

1781年发现了天王星年发现了海王星,1930年发现了冥王星。此时许多科学家认为太阳系的结构已趋于完美了,也就是说,太阳系中的行星只有这9颗了但也有一些科学家对这种说法表示怀疑,他们认为冥王星并不是太阳系最远、最后的一颗行星,太阳系里还有处于冥王星之外的第10颗行星存在。有人称这第10颗行星为“冥外行星”,还有人称它为“X行星”,一语双关,既表示了它的未知性,也巧妙地表达出罗马数字中“1F的意思。

人们之所以这么热衷于X行星存在的讨论,很大原因是考虑到发现天王星、海王星和冥王星的过程,正是因为这种大胆猜测和不懈探索天王星的发现者是德国天文学家威廉赫歇耳。1781年3月13日夜晚,他发现天角一颗恒星旁边有一个模糊的斑过几天的观察,他确定这个斑点是不断移动的。这说明它不是恒星,但究竟是什么还无从考证。赫歇耳认为是一颗彗星,并写了一份关于它的报告递交给英囯皇家学会。

这颗“彗星的发现轰动了整个欧洲,使得许多天文学家都来计算它的轨道。在进步的观测和计算过程中,人们发现这颗彗星没有彗发,也没有彗尾,并且拥有接近正圆形的行星轨道而不是像一般彗星的扁长的椭圆形轨道。种种迹象表明这颗新发现的星体是一颗行星。最终人们承认它是太阳系的另一颗行星,并将它命名为“乌拉努斯”,即我们所熟悉的“天王星"。

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经过认真测算之后,人们发现与地球相比,天王星的直径是地球的3.98倍,质量是地球的14.8倍,离太阳的距离是地球与太阳距离的192倍,是个不折不扣的大家伙。紧接着人们又根据牛顿定律计算出了天王星运动的理论轨道,这与观测到的实际轨道略有偏离,于是有人断在天王星之外一定还有别的干扰它的行星。1846年8月,法国天文学家勒威耶发现了海王星,并以古罗马传说中海神的名字“尼普顿"命名。

这证实了人类的理论猜想是可以变为现实的,因此,当天文学家们发现海王星的实际轨道和理论轨道仍不完全相符时,便立刻提出了大胆假设,认为在海王星的外围还存在一颗没有被发现的行星。

随着人们对夭王星和海王星的观测工作进一步精确化,这两颗行星的实际轨道也逐渐显示出与理论值的微小偏差。人们越来越强烈地意识到,这两颗行星的运动还在受着其他未知天体的影响。但是海王星离我们已经非常远了,要在更遥远的浩瀚星空中找到一颗并不显眼的陌生行星是一件非常困难的事情。1930年,美国天文学家汤博在检查双子座的一张照片时终于找到了这颗行星,通过一段时间的连续观测,科学界确认了它就是太阳系的第九大行星,位于海王星以外约16亿千米的冥王星。

汤博用古希腊神话中冥王“普鲁通的名字为它命名专门用于改进轨道理论的电子计算机经过测算得出结论,如果冥王星是影响天王星和海王星运转偏离的全部因素,则它的质量必须达到地球质量的110。然而根据美国天文学家克里斯蒂在冥王星周围发现的一颗冥卫星,可以精确地测定出冥王星的总质量只能抵得上0.0022个地球,远远没有达到上述的要求。

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冥王星的不够秤使它根本不可能对天王星和海王星的运动造成巨大影响,由此,第十颗大行星—X行星又成为新世纪的大胆预言。

20世纪70年代,美国先后**了先驱者10号”、“先驱者11号、“旅行者1号“和“旅行者2号空间探测器,它们飞掠木星、土星、天王星、海王星,甚至会飞出太阳系去进一步探索更为广泛的宇宙空间,寻找X行星也是其中的一项重要任务。但目前发回的照片及资料还没有显示有新行星的存在。不过,这并未使天文学家探索的脚步有任何停顿。

同时,试图利用偏移理论来确定第十颗行星位置的美国天文学家罗伯特·哈林顿认为,这颗行星的质量应当是地球的2~3倍,比天王星和海王星小。它距离太阳约为150亿千米,轨道周期为1000年,由于轨道过长,其椭圆形趋势更为明显。它位于南部天空,轨道与太阳系平面的倾角为30°,极有可能在南十字星座附近的半人马星座,目前正在远离我们而行。

哈林顿还认为,这颗行星曾与海王星相撞过。在相撞之前,冥王星只是海王星的一颗卫以正常的圆形轨道绕海王星运转。由于两颗星的相撞,海卫一的轨道被颠倒了,海卫二的轨道被拉长,变得极扁;最为重要的是,撞击还把冥王星从海王星那里“独立¨了出来,升格为阳运行的大行星。当然这只是哈林顿对冥王星形成原因的一种猜测。也有人认为天王星和海王星的运行偏离是有其他原因的,例如,太阳系中存在质量足够大的彗星或是在海王星附近有一个小黑洞;或者还有人干脆否定引力定律本身的正确。

目前,这个神秘的“X行星”仍然没有定论。

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平常,人们很难看到水星,这主要跟水星与太阳之间的角度有关。水星距太阳最远时达6900万千米,最近时约4500万千米。从地球上看去,它距太阳的角最大不超过28°,水星仿佛总在太阳两边摆动。因此,水星几乎经常在黄昏或黎明的太阳光辉里被淹没。只有在28附近时才能见到它。
水星在中国古代被称为辰星。水星绕太阳运行的速度的确很快,每秒约48千米,它只需要88天就能绕太阳公转一周。

在很长一段时期里,天文学家一直认为它的自转周期也是88天根公转周期一样尽管也有人怀疑过水星的自转周期,但由于仪器、技术等方面的原因,人们对水星精确的自转周期仍不知晓。随着天文学观测水平和仪器精密程度的提高,水星自转周期终于被测出来了。1965年,美国天文学家用阿雷西博天文台射电望远镜向水星**了雷达波进行探测。这是架世界上最大的射电望远镜(口径305米),它测出了水星的精确的自转周期为58646天。原来,水星绕太阳公转2圈的同时,绕其轴自转3周,因此,水星的自转周期刚好是公转周期的2/3。

此后,科学家对水星进行了更深入的探测和研究,但即使是当时地球上最好的望远镜,也很难让人们看清水星表面的情况。于是,科学家们采用了行星探测器这种高端的工具。美国于1973年11月3日**了“水手10号行星探测器,它是至今为止地球人的唯一访问过水星的宇宙飞船。这次**的主要任务是探测水星,顺便考察一下金星。“水手10号的总重量约528千克,从磁强计杄顶端到抛物面天线外缘的竞度达9.8米。

宇宙飞船经过3个多月的飞行,于1974月5日飞越金星,离金星最近时只有5000千米。飞船在对金星考察的同时,借助金星的引力支援,其运动的速度和方向发生改变,进入了一条飞向水星的轨道,终于在3月29日到达水星航天科学家精心设计了这艘飞船的轨道。当它到达水星上空并绕太阳运行的人造行星了,绕太阳公转的周期设计为水星公转周期的2倍,也就是176天。这样,当水星刚好绕过周时,飞船就遇到水星一次。“水手10号飞船先后3次遇见水星,并获得了一批高质量的照片,其摄影镜头能把水星表面一二百米大的地面结构细节分辨清楚。

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科学家们通过分析飞船的反馈资料发现,水星表面上布满了无数大小不一的环形山和凹凸不平的盆地和坑穴等。一些坑穴显示出陨星曾多次撞击过同一地点,这与月球表面很像。水星表面与月面的不同之处是,直径20~50千米的环形山不多,而月面上的直径超过了100千米的环形山很多。水星表面上到处都有一些被称为舌状悬崖的扇形峭壁,其高度为1~2千米,长约数百千米。科学家们认为,它们实际上是早期水星的巨大内核变冷和收缩时,在其外壳中形成的巨大的褶皱。水星上有一条大峡谷,长达100多千米、宽约7千米,科学家将其命名为阿雷西博峡谷”,以纪念美国阿雷西博射电天文台测出水星自转周期一事。

科学家们还发现水星阳面和背面的温差很大。由于没有大气而直接受到太阳辐射的侵袭在太阳的烘烤下,水星向阳面温度高达427℃C,而背阳面温度却冷到-170℃C。水星表面一丁点儿水都没有。水星质量小于地球,它的地心引力只及地球的38,所以其表面上的物体,只要速度达到42千米秒就可以逃逸。水手10号飞船探测到水星不仅有磁场,而且是一个强度约为地磁场1100的全球性的磁场。水星磁场的发现说明,在其内部很可能有—个高温液态的金属核。科学家根据水星的质昰和密度数值,推算其应有一个直径约为水星直径23的既重又大的铁镍内核随着世界航空航天技术的发展,科学家们对水星的探测力度将会继续加大,终有一天,水星的真实面目会呈现在地球人的面前。

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金星是全天空最明亮的一颗星星。晚间在西方天空出现时,被叫作“长庚星¨。早晨在东方天空出现时,被叫作“启明星。它距太阳的平均距离为1.08亿千米,距太阳的角为47°~48人们之所以能时常看到它,主要是因为其大部分时间同太阳的角较大。夜空中除了月亮以外其他所有的星星在亮度上都比不上它。由于常有银白色的、像金刚石的闪光从金星发出,所以,它在中国素有太白的别称。

科学家们后来知道,金星非常明亮的原因与其周围有浓密的大气层有关,大气反射了照在它上面的75%左右的太阳光。金星离地球最近时,平均为4000多万千米。人们常将金星视为地球的孪生姊妹,因其大小、质量和密度与地球差不多。金星的公转周期约为225天。20世纪60年代初,通过用雷达反复测量学家得知金星的自转周期为243天—竟然长于它的公转周期。

另外,金星的自转方向是逆向的,确切地说,它的自转方向是自东向西的,在金星上太阳西升东落,昼和夜(一天)的时间远远长于地球,在那里看到的太阳约是我们所见到太阳大小的1.5倍。金星有厚厚的大气层,这一点天文学家很早就知道了。用望远镜观看,金星只是一个模不清的淡黄色园面,在金星大气的笼罩下,根本无法看清其庐山真面目。人们现在所掌握的金星表面及其大气等知识,主要来自空间飞行探测。

自1961年以来,苏联和美国先后向金星**的探测器有30多个(虽然有几个**失败)获得了大量的研究成果。1970年8月17日,苏联的“金星7号无人探测器成功地实现了在金星表面上着陆探测,曾测得金星温度高达480°C,表面为100个大气压。此后还有多个苏联的探测器都在金星表面实现了成功着陆。美囯于1989年5月**了“麦哲伦ˉ号探测器对金星进行空间探测,为期5年,取得了大量的研究成果。

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人类根据对金星的探测结果得知,它那厚厚的大气层几乎全部由二氧化碳组成,因此,它具有巨大的温室效应。其高层大气中的二氧化碳达97%,而低层处可达到99。从许多宇宙飞船发回的照片来看,金星的天空呈橙色,大气中有激烈的湍流存在,还有强烈的雷电现象,有人推算金星上的风速约达100米秒。更让人惊讶不已的是,厚厚的浓云笼罩在金星表面上3070千米左右的高空,云中有具有强腐蚀作用、浓度很大的硫酸雾滴。

总体上看,金星大气层好似一个巨大的温室或蒸笼。尽管金星大气将约34的入射太阳光反射掉了,但其佘那部分阳光到达金星表面并进行加热。大气中的二氧化碳、水汽和臭氧好温室玻璃,阻止了红外辐射,结果金星書积了大量所接受到的太阳能,因而使那里的温度高达与水星不同的是,金星上面环形山很少,表面比较平坦,但也有高山、悬產、陨石坑和火山囗。金星上的凹地与月面上的海”(平原)相似,海”上有火山。

金星有十分活跃的地质活动,其表面有众多的火山、巨大的环形山、许多地层断裂的痕迹以及涌流的熔岩金星表面最高的麦克斯韦山位于北半球,远远高于地球上的珠穆朗玛峰;在南半球赤道附近并与赤道平行的地方,是阿芙洛德高原。金星上一处横跨赤道的大高原有近10000千米长、300多千米宽。有些探测器成功地完成了在金星上的自动钻探、取样和分析任务,人们因此知道了金星表面最多的是玄武岩。

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据人类目前所知,相对于火星来说,金星的自然环境要严酷得多。其表面温度近500大气中的二氧化碳占到90%以上,时常降落狂暴的具有腐蚀性的酸雨,还经常刮比地球上12级台风还要猛烈的特大热风暴。金星的周围是浓厚的云层,以至于20余年(1960~1981年)间从地球上**的近20个探测器仍未能认清其真实面目。

20世纪80年代,美国**的探测器发回的照片显示,金星上有大量城墟。经分析,金星上共有城墟2万座,这些城墟建筑呈金字塔状。每座城市实际上只是一座巨型金字塔,门窗皆无,可能在地下开设有出入口。这2万座巨型金字塔摆成一个很大的马车轮形状,其圆心处为大城市,呈辐射状的大道连着周围的小城市。

研究者认为,这些金字塔式的城市可以有效地避免白天的高温、夜晚的严寒以及狂风暴苏联科学家尼古拉·里宾契诃夫在比利时布鲁塞尔的一个科学研讨会上首次披露了在金星上发现城墟的消息。1989年1月,苏联**了一枚探测器。该探测器带有能穿透浓密大气的雷达扫描装备,也发现了金星有2万座城墟这一重大秘密。

刚开始的时候,人们还不敢断定这就是城墟,认为可能是探测器出了问题,也可能是大气层干扰造成的海市蜃楼的幻象。但经过深入研究,人们确信这些是城市的遗迹,并推测是智能物留下来的。不过,这些智能生物早已绝迹了。里宾契诃夫博士在会上指出,我们渴望弄清分布在金星表面的城市是谁造的,这些城市是个伟大的文化遗迹。这位苏联科学家详细地介绍说:“在那些以马车轮的形状建成的城市的中间轮轴部分就是大都会。

根据我们推测,那里有一个庞大的呈辐射状的公路网将其周围的一切城市连接起来。他说:“那些城市大多都倒下或即将倒塌,这说明历史已经很悠久了。现在星上不存在任何生物,这说明那里的生物已绝迹很久了由于金星表面的环境极差,因此不具备派宇航员到那里实地调查的条件。但里宾契诃夫博调说,苏联将努力用无人探险飞船去看清楚那些城市的面貌,无论代价多大,都在所不惜。
而在1988年,苏联宇宙物理学家阿列克塞·普斯卡夫则宣布:金星上也存在“人面石¨,这点与火星一样联系到金星上发现的作为警告标志的垂泪的巨型人面建筑“人面石,科学家推测,金星与火星是一对难兄难弟,都经历过文明毁灭的悲惨命运。科学家还说,800万年的金星经历过地球现今的演化阶段,应该有智能生物的存在。

后来,金星中的大气成分中二氧化碳越来越多,以至于温室效应越来越强烈,进而使得水蒸气散失,最终使得金星的环境不再适合生物的生存迄今为止,人们在月球、金星、火星上都找到了文明活动的遗迹和疑踪,甚至在距离太阳最近的水星表面也发现了一些断壁残垣。地球、月球、火星、金星上都存在金字塔式的建筑。人们将这些联系起来后认为,地球并不是太阳系文明的起点,而是其倒塌的金星城市中,究竟隐藏着什么秘密呢?那个垂泪的人面塑像到底是否经历了金星文明的毁灭呢?由于这实在太令人捉摸不透了,所以只有等待人类未来的实地探测,但愿这一天能尽早到来。

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1877年利天文学家斯基阿帕雷利用米兰天文台24厘米口径的天文望远镜对火星进行观测,发现火星表面上分布着有规则的暗线条。当时,正是火星的大冲时期(即在它轨道的近日点附近与地球会合,此时距地球最近)。这些宽120千米,有的长4800千米的暗线纵横交错,成网络之状。他猜测它们是天然的分割大陆、连接海湾的水道。因此,他把它们命名为沟渠”。但是,这一结果译成英文时,却被误译成运河到了19世纪80年代,由于有人把这些暗线与火星上由智慧生物构筑的运河联系起来,这话题才引起人们极大的关注。美国的天文学家洛韦尔最早提出这个具有轰动效应的观点。

他认为火星的极冠由冰雪构成,夏季融化的冰雪成为生物的水源;智慧生物构筑的灌溉系统密布于火星表面,各暗线向中央地区交汇,明确显示了要将极地的水引向千旱的赤道地区的意图,而旦他把许多暗线交错处的暗斑看成是绿洲,这些绿洲构成了火星文明的中心但是随着天文观测手段的发展,望远镜越来越精细。人们用望远镜观察,发现被当作运河的一条条连续的暗线,实则是由许多孤立的、形状不规则的暗斑组成的。

1971年11月,美国的“水手9号探测器对火星的全部表面进行了高分辨率的照相。这些照片显示,火星表面有许多类似河床的地质构造。这种火星表面冲刷形成的河床,是由像水等易充动的液体所造成的。它们的具体位置和形状与洛韦尔所描绘的大相径庭,毫无疑问,它们是一些天然河床。

20世纪90年代以后,科学家们对火星的认识进一步加深,“火星探测者和环火星探测器拍摄了大量的照片,科学家们对这些珍贵的资料进行分析研究,发现在一些峡谷底部有千涸的水塘痕迹和巨型卵石。这些痕迹明显是被洪水冲刷过,因此,科学家们认为在38亿年前,火星上确实曾经有过汹涌的洪水像地球一样,火星的表面也是起伏不平的;其自转一周的时间与地球几乎相同;也有四季的交替和气候的变化。

不同的是,火星的公转周期长达687天。而且火星体积较小,它的直径只有地球直径的53%,体积是地球体积的15%,质量是地球质量的10.8从天空中观察火星,有稀薄的大气层以及火卫一、火卫二两个“月亮围绕着它运行。其大气的成分主要是二氧化碳,占95%,此外,还有2%~39的氢、1%~2%的氩,氧的含量很少火星表面气温和气压变化都很快,一天里,最高温度为-13°℃,最低温度为-73°℃。这些都让我们备受鼓舞,如果可能的话,火星也许将是人类的第二个家园。