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主题:[科普]漫谈小行星(根据n久以前出版的《小行星趣谈》改写) -- 多嘴的江南

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  • 家园 [科普]漫谈小行星(根据n久以前出版的《小行星趣谈》改写)

    科学普及出版社1984年出版的《小行星趣谈》可以说是我的科普启蒙书,正是这本书让我对天文产生了兴趣,虽然后来因为成绩的关系,没有学成天文专业,但直到现在,仍然很喜欢翻看天文科普的书籍,《天文爱好者》则仍然是我最喜欢的杂志之一。

    《小行星趣谈》的作者是张明昌和郑家庆,张明昌先生是原江苏省天文学会秘书长,编辑出版过很多天文学方面的书籍,郑家庆先生的事迹则无从了解。我佩服他们的原因无它,就是《小行星趣谈》这本不到两百页的书,能把科普文章写得那么让人手不释卷,除了专业知识上的功底,文字功夫也真是了得,从这本书来看,作者甚至对古希腊、古罗马神话有很深的了解(我最早对希腊神话的认识就是从这里来的)。

    今年过年回家,意外的翻出了这本已经快要被当年的我翻烂的小书,马上又从头到尾的看了一遍,20多年前出版的书,现在读来仍觉有趣,不禁感叹,现在再也找不到这么好看的科普书啦!

    声明一下,我的这个“漫谈小行星”完全不是原创,几乎所有的故事和没有特别注明的图片都来自《小行星趣谈》,版权都归原作者所有!

    下面,正文开始……

    一、史前

    1、从发现小行星之前的两百年说起

    http://www.cchere.net/article/667562

    2、外一则:开普勒猜谜语

    http://www.cchere.net/article/668660

    3、提丢斯-波得定则

    http://www.cchere.net/article/670819

    4、证人天王星

    http://www.cchere.net/article/673786

    5、皮亚齐无意之中的发现

    http://www.cchere.net/article/676069

    6、天才高斯来解围

    http://www.cchere.net/article/680070

    二、发现之旅

    1、让人烦恼的智神星

    http://www.cchere.net/article/685978

    2、有再三就有再四

    http://www.cchere.net/article/693860

    3、邮电局长开创新局面

    http://www.cchere.net/article/703010

    4、值得纪念的发现者们

    5、发现越多,头就越痛

    6、照相术逮“害虫”

    关键词(Tags): #小行星#《小行星趣谈》元宝推荐:水风,海天,不爱吱声,

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    • 家园 四、小行星的大千世界(5、假如我们登陆小行星)

      5、假如我们登陆小行星

      虽然小行星的身材很袖珍,远远比不上它们的大行星哥哥,可他们毕竟姓“行”而不姓“卫”,它们跟大行星一样围绕太阳公转,轨道也是一个个椭圆,象地球、火星等类地行星一样有着坚实的表面,表面上甚至也有山丘、炕洞,岩石中可能含有水分,组成他们的元素也是我们熟悉的硅、氧、铁、镍、碳……,它们除了公转运动也有自转,所以它们也有所谓的昼夜交替。

      近年来,科学家们通过各方面的研究后认为,小行星上可能蕴藏着人类必需的多种矿物资源,由于特殊的环境条件,这些矿藏一定就浮在表层,因此就有人提出了将来在小行星上开矿的可能性。美国有一个地质学家曾经组织过一个科学小组,在1978年还郑重其事的上书给美国国家航空局和宇航局,认为在公元2000年左右,人类飞向小行星开矿是完全可能的。这个小组指出,小行星上重力很小,有些小行星又会飞到离我们地球很近的地方,因此成本甚至可能比去月球还要低,而且在近乎失重的小行星上,可以冶炼各种特殊性质的合金……

      好了,现在我们当然知道这个小组所作的预言失败了,现在已经是公元2007年了,我们不但没有登陆过小行星,更别提在小行星上开矿了。当然,其实人类现在的科技水平应该是可以登陆小行星的,不过如果要实现它,恐怕要花费的代价就太昂贵了。不过,我们可以开动想象力,想象一下小行星上的世界是什么样子的……

      没有空气的世界

      小行星实在是太小了,就连最大的小行星谷神星的质量也只有117亿亿吨,可能有人要说了,这个数字已经大得够可怕了,可是对于天文学家来说,这个数字就太微不足道了,因为就连地球卫星月球的质量也比它大62倍,如果跟地球相比,那它只不过是地球质量的万分之二!

      可是话说回来,在所有小行星中,谷神星还是名副其实的“超级巨人”,因为把其它所有剩余的几十万颗小行星加在一起,总质量也可能还没有它大。

      我们都知道,月球尚且因为质量太小而保存不住大气,因此小行星上没有大气也是必然的。没有了空气,周围的景象便会“黯然失色”,变得十分“古怪”。首先,不管是白天、黑夜,天穹永远都像一个巨大无比的污黑的黑丝绒帷幕,白天的时候虽然阳光把地面照得雪亮,但是外面的天空上无数星星就像五光十色的宝石在闪闪发光!而且,没有了空气,我们就再也看不到妩媚动人的晨曦晚霞、变幻莫测的霓虹云彩,也就没有了震撼大地的惊雷、游走龙蛇的闪电,也就没有了温暖和煦的春风和洁白无瑕的雪花……

      没有了空气的散射,无论是日出还是日落,太阳始终是一样的强烈耀眼,再也没有“红日”的说法了。不过另一方面,在太阳出没的瞬间,我们去可以看到太阳的圆面周围有一层淡淡的形状奇怪的日冕,而日冕的形状又常常改变,这让神秘的天空也增添了不少神奇。没有空气的散射,小行星上也就没有了清晨和黄昏,昼夜交替十分突然,简直就像开、关电灯一样,说亮一下子就亮了,说暗一下子就暗了,而且即使在白天,小行星表面也是黑白分明,阳光照到的地方亮得耀眼,而在石块、山崖的阴影处却又黑得可怕,影子的边缘非常鲜明,黑白反衬十分刺眼,就像阿波罗上的宇航员报告月面景色一样,“这儿不是黑就是白,没有其它颜色”。

      炙热、冰冻的天地

      绝大多数小行星离开太阳比火星还远,所以表面相同面积得到的太阳光和热只有地球的8分之一左右,相关的计算表明,小行星平均的表面温度只有摄氏-120度左右!

      然后问题并不能一概而论,比如阿波罗型小行星,尤其是那些轨道偏心率很大的阿波罗型小行星,它们有时会热得像“火炉”。让我们再用1566号伊卡鲁斯做例子,这颗神奇的小行星虽然直径只有700米,但是它的偏心率达到了0.8266,简直跟彗星的轨道差不多了,所以当他离太阳最近时,甚至比水星还要近一半,只有约2700万千米,除了少量掠日彗星(在太阳表面附近经过)之外,伊卡鲁斯是离太阳最近的天体了。因此可以想象,通过近日点时伊卡鲁斯简直就是一座名副其实的火焰山,它的表面被强烈的阳光烤得炙热,甚至变成了暗红色,这时的温度超过了摄氏500度!

      希腊神话中伊卡鲁斯的故事我们在前面已经讲过了,所以就不重述了。

      与伊卡鲁斯这样的小行星相反,还有一些小行星始终离太阳很远,比如在1923年发生日全食时观测发现的944号希达尔各,这颗直径只有20千米的小天体,不管什么时候它都在木星轨道之外游弋,而当它到达远日点时,甚至比土星还要远,这个时候希达尔各的表面温度差不多只有摄氏-170度!

      至于前面提到的那颗“最远”的小行星科瓦尔天体2066号喀戎,因为它可以跑到天王星的“家门口”,这时它的表面温度会降到摄氏-200度以下,这样的温度已经低到难以想象了,因为我们知道,现代科学理论中最低的温度也就是绝对零度是摄氏-273.15度,喀戎这个时候的表面温度,离绝对零度也已经不远了。那么摄氏-200度到底冷到什么程度呢?举个简单的例子,我们周围的空气在摄氏-192度时就会冻成液体了,而我们最依赖的氧气,甚至在摄氏-183度时就已经“受不住”变成液体了!

      假如登陆小行星

      虽然我们地球人1968年就已经登上了月球,但是一直到现在,我们也没有再跨出一步,正式派人登陆过最近的金星和火星(虽然我们已经有了“火星探路者”),更别提不起眼的小行星了。然而,小行星上的奇妙景色,或许不是大行星上可以领略得到的,让我们做一次假象的旅行,登陆小行星,欣赏一下它们奇特的风景。

      还是从1号谷神星开始,它是小行星家族的大哥大,轨道也是最典型的小行星轨道,正好位于主环带平均值附近,所以我们就现在谷神星上降落罢。

      谷神星上当然没有大气,所以天空无论昼夜都是满天星斗,太阳从升起到落下光芒都一样光辉夺目,虽然它的圆面看起来比地球上看小了很多,视角直径只有12分左右(地球上我们看到的太阳和月球的视角直径差不多,基本上是半度,也就是30分左右),相当于一只20米外的苹果,不过它的亮度比起地球上看却只减弱了7倍,跟我们平时“多云”天气时的太阳亮度相仿。但是,细细看来,从谷神星上看太阳却很有特色,因为水星、金星、火星和地球都在太阳周围闪闪发光,好像太阳的四个“卫星”,缓慢的在它“身边”打转。离太阳最近的水星行动很快,40多天就可以从太阳这头跑到那头,它的亮度也与牛郎星相仿;而在我们地球上看到的最亮的星体金星这时也暗了一些,充其量只比天狼星亮一倍而已;我们的地球却反而比金星还亮半个星等,妙不可言的是,地球和月球就像一对小小的“双星”——它们之间的视距离只有2分~3分,月球的视亮度也跟天津四差不多;火星仍然是它那招牌的火红色,亮度最大时可以与南天最亮的老人星媲美!

      然而从谷神星上看,最动人的景象还是木星,在谷神星上空,木星简直就是太阳的一个模型,因为他身旁也有四颗明亮的卫星(在地球上,我们用肉眼是看不到这四颗伽利略卫星的)。虽然无法与太阳争辉,但在谷神星上看去,木星无疑是最明亮的星星,最亮的时候视亮度可以达到-3.8等,他率领着四颗伽利略卫星,与太阳和四颗类地行星遥遥相对,太阳从东方升起的时候,木星就在西方下落,而太阳在西方落山的同时,木星又会出现在东方的地平线上。

      在阿波罗型小行星上景象则大不相同,因为它们有时跟地球十分相近,因此可以看到不少“珍贵”的镜头。我们还是登上伊卡鲁斯,在它与太阳最靠近的时候,我们能看到的太阳圆面角直径可以大到2度57分,这时候看到的太阳比在地球上看到的要达30倍,当然,要是有比较好的仪器,还能发现太阳的大小在一天中还会有变化呢!

      阿波罗型中还有一颗赫米斯值得一提,它离地球最近的时候只有70万千米,在不到月球距离2倍的地方看到地球,那景色真是绚丽无比!那时的地球有满月的四个那么大,而且透过她发出的强烈蓝光(比满月强12倍),我们可以看到它上面有缭绕的白云、蔚蓝的海洋、绿色褐色的陆地,实在是赏心悦目的紧!倒是真正的月球显得小了一半,亮度也比原来暗了40多倍。

      让我们飞过小行星主环带,来到脱罗央群小行星那里,这时绝大多数小行星都成了它们的内行星。小小的水星已经变成了一颗离太阳不到3度的三等星,如果不仔细看可能都不容易发现。天王星则从无到有,已经比5等星还要亮了,完全可以用肉眼看到它了。在脱罗央群小行星上看去,最奇怪的还是木星,前面说过,因为脱罗央群小行星与太阳、木星构成了几乎永恒的等边三角形,所以它们与太阳和木星的位置始终保持不变,木星始终在太阳西边或东边的60度处,如果用一架望远镜观测,你会发现木星也不是一个圆面,而是一个“凸月”,也就是说,木星的圆面只有2/3,就像初十的月亮。

      好了,让我们再走得远一些,登上喀戎看一看。这时候太阳角直径只剩下2分了,相当于25米外的一棵小核桃,当喀戎在远日点的时候,太阳看上去就更小,已经缩成一个点了,但是它可不是一颗普通的恒星,因为它仍然很耀眼,发出的光亮和1200个满月的光度一样,相当于挂在60厘米高的一盏100瓦电灯。而天王星也第一次成为明亮显赫的星辰,亮度已经和牛郎星差不多了;而当喀戎到达近日点,主宰天空又轮到了千娇百媚的土星世界了,我们可以看到走马灯似的十多个土卫,土星上淡淡的光环也把有彩云围绕的土星装扮得分外妖娆!

      第四部分完!

      关键词(Tags): #登陆小行星
      • 家园 吹毛求疵一下

        然而从谷神星上看,最动人的景象还是木星,在谷神星上空,木星简直就是太阳的一个模型,因为他身旁也有四颗明亮的卫星(在地球上,我们用肉眼是看不到这四颗伽利略卫星的)。虽然无法与太阳争辉,但在谷神星上看去,木星无疑是最明亮的星星,最亮的时候视亮度可以达到-3.8等,他率领着四颗伽利略卫星,与太阳和四颗类地行星遥遥相对,太阳从东方升起的时候,木星就在西方下落,而太阳在西方落山的同时,木星又会出现在东方的地平线上。

        伽利略卫星虽然是进入望远镜时代之后才被发现的,其实在最佳的观测条件下,视力极佳的人是有可能用肉眼看见的。

        最佳观测条件下,木卫一亮度有4.7等,木卫二5.1等,最亮的木卫三可达4.4等,连最暗弱的木卫四也可达5.4等。我们知道,人用肉眼可以看见的最暗的星星大概是6等。那么肉眼看见它们是完全有可能的。

        主要障碍有两个,第一,它们离木星需要足够远,肉眼才可能区分开来这是两个光点而不是一个。最佳观测条件下,木卫一离木星最大角距离142角秒,木卫二227角秒,木卫三362角秒,木卫四637角秒。注意这种观测条件下木星本身的角直径也已将近50角秒,木卫一离木星确实是太近了,肉眼实在无法将其分辨开来。我们可以断言,肉眼不可能看见木卫一。

        第二个障碍,则要归罪于木星。木星实在是太亮了。在其光芒映照下,肉眼很难看见离它很近的一个个暗弱的小光点。木卫二离木星的最大角距离,大致在肉眼可以探测的极限上。如果木星不是如此明亮,如果木星只是一个4等星,或许还有希望。现在,我们大概也可以断言,肉眼也不可能看见木卫二。

        还剩下两个,四个伽利略卫星中最亮的木卫三,和最暗的木卫四。理论上它们都是有可能被肉眼看见的。而实际观测记录上,也确确实实有人用肉眼看见了木卫三。因此严格说来,在地球上用肉眼看不见伽利略卫星的说法是错误的。

        至于木卫四,至今世界上尚无成功的肉眼观测记录。如果在座哪位对自己的视力有信心,不妨在木星大冲的日子里,找个有黑暗天空的地方,试一试。没准创了世界纪录的就是您

        在上古时代,天空比今日黑暗得多,古代人们的肉眼视力大概也比现代人好得多。如果有古人曾经用肉眼看见过伽利略卫星,俺不会感到特别的讶异。事实上从一些文化的神话传说中,可以发现一些蛛丝马迹,古人也许真的是看见过什么。当然都无法查证了。

        关键词(Tags): #伽利略卫星#肉眼
        • 家园 问题是,我说我看见了,别人承认吗?

          是不是也可能是看星图看多了,眼睛一花,以为自己模模糊糊真看见了?

          恭喜:意外获得【西西河通宝】一枚

          谢谢:作者意外获得【西西河通宝】一枚

          鲜花已经成功送出

      • 家园
      • 家园 可算等到江南兄更新了。花一朵
      • 家园 有个问题啊

        在月球上登陆,虽说引力比地球小得多,可毕竟宇航员还可以在上面蹦蹦跳跳的行走。在比月球有小得多的小行星上登陆,引力还能把宇航员定在上面么?最多也就像宇航员在飞船外作业似的,抓在上面吧。只要用力一推,就飞走了。这样的条件肯定不能像在月球上那样环绕几周后,慢慢降低高度,大概得像泊船下锚似的了?

        • 家园 定在上面应该可以

          只要宇航员不动地方,否则只要他一跺脚往上轻轻一跳,估计就成小行星的卫星了,如果是在小行星表面作业,恐怕必须得用固定装置把身体固定在上面

      • 家园 从技术上讲,像好莱坞的‘天地大冲撞‘’中

        航天飞机或飞船在一颗小行星上着陆的可能性怎样?

        • 家园 我倒是觉得可行

          “天地大冲撞”应该是布鲁斯·威利斯那个罢,不过那个电影里他们在小行星上登陆后的行动应该不可能那么灵活的

          至于登陆小行星,我是觉得以现在的科技水平,只要肯花钱,还是可以的

        • 家园 据说不行

          前一段杂志不是说2036可能有颗小行星Apophis会撞地球吗?虽然可能性极小,但如果发生的话提出的解决方案里似乎像电影里用颗核弹是不行的,不过有可能发射一颗很重的卫星把它撞开,据说几吨重就够用了。

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