书城科普天文百科图解
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第3章

“七仙女”降临人间

希腊神话中的主神宙斯总是到处追逐美丽的少女,但结局往往是一个个悲剧:神后赫拉妒火中烧,无辜的姑娘因而受到了残酷的折磨和惩罚。美丽的仙女赛茉莱的命运甚至比化作大熊的卡丽斯塔更为悲惨。神后赫拉利用她的年轻幼稚,使了个“借刀杀人”计,让她钻进圈套,最后惨死在情人宙斯的霹雳之下。宙斯在悲恸之余,将赛茉莱所生的儿子托付给七位山林女仙抚养,她们原来都是月神兼狩猎女神阿尔忒弥斯的侍女。她们把这个失去母爱的孩子抚养长大,成了世人敬仰的酒神狄俄尼索斯。但后来这七个仙女却差点遭受不幸,她们的花容月貌使猎人奥赖翁如痴似醉,他带着猪犬疯狂地追逐她们,七仙女被此突然袭击吓得惊慌失措,四处奔逃。宙斯因她们育儿的功劳,及时地把她们化为7只鸽子,不仅从此逃脱了奥赖翁的纠缠,还上天庭变成了一簇醒目的昴星团。

西方还有一个传说,认为昴星团这簇星是肩天巨人亚特拉斯夫妇与他们的七个儿女。这巨人是金牛27(昂宿七),女巨人是金牛28(昂宿增十二),它们的亮度分别是4等及5等。

有趣的是,无论中外,古代都把昴星团称为“七姐妹星”或“七簇星”,可见那时昴星团中确实有7颗较亮的恒星。但是现在人们凭肉眼却只能见到其中6颗——那颗昴宿三(金牛21)现在的视亮度已暗于6等,因而已从肉眼中“消失”了。什么原因呢?目前还是众说纷坛。但耐人寻味的是,尽管东西方的思想体系、文化渊源有着天壤之别,对星座划分和命名也迥然相异,但对“失踪”的昂宿三却有着相似的传说。古希腊神话中说七个侍女上天后,其中有一个名叫赛丽娜的仙女为尘世所吸引,勇敢地奔向了人间……而我国则广为流传着七仙女和董永悲欢离合的故事。七仙女就是玉帝的小女儿,她向往人间生活,爱慕董永的勤劳朴实,因而毅然不顾森严的天规戒律,与董永结成了伉俪。

昴星团是天庭中最着名的星团,唐诗中“秋静见旄头”之旄头就是指它。在更早的《诗经》中也有“口彗(hui明亮)彼小星,唯参与昴”之句,可见我国很早就把它与猎户相提并论了。每到初冬时节,昴星团在傍晚就露出东方地平线,随着它慢慢升高,猎户也就冉冉升起——奥赖翁还在后面追逐着她们。

昴星团也是天上最易识别的天体之一。多数人只能见到其中6颗星,但在观测条件良好时,目力敏锐者最多可见到11颗。如果有望远镜在手,即使它很小,也可轻易辨出几十颗小星,有时甚至达100颗以上。

去掉视线方向上的其他恒星不算,现在天文学家已肯定,昴星团的成员星约为280颗。昂星团是人们研究得最详尽的星团之一,已经测出了它离太阳约128秒差距,直径约为4秒差距,由此可知,在它内部两颗恒星间的平均距离还不到1光年,是一般恒星密度的84倍。

除了昴星团外,天上还有许多类似的星团,如毕星团、鬼星团(又称蜂巢星团)……现在大约已发现了1000多个。由于它们大多分布于银河的两侧附近,故常称之为银河星团。在当年梅西耶所编的M星表中,103个M天体有29个是银河星团,占28.1%,昂星团即是M45。

后来发现,银河星团的结构还是比较松散的,形状也不太规则,所以也可称它们为疏散星团。除了以上所说的结构和分布的特点之外,疏散星团还有不少共性:成员星不太多,在十几到上千之间;空间范围不太大,在几到几十秒差距之间;更主要的是,疏散星团的年龄都较轻,不过几千万年,只有少数才几亿岁,比太阳、地球都年轻得多。

还值得一提的是疏散星团的赫罗图。不难明白,对于星团的成员星而言,都可看作位于离人们相同的距离上,这样视星等在一定程度上也可代表绝对星等(均相差一个只与距离有关的常数),于是画它们的赫罗图特别方便,可以直接用视星等作纵坐标。

然而,有时简单的方法可起不简单的作用,这样的图至少有两个用处:它证明了恒星演化的理论——恒星的质量越大,寿命越短,离开主序的时间越早,并可由此求得它们的实际年龄。如昴星团只有5000万岁,毕星团稍老为4亿岁,越是上面的星团越年轻(它大部分恒星尚在主序上)。另外,人们还可把用视星等画的赫罗图上下平移,使得它的主序与一般恒星赫罗图的主序相重合,则从星团赫罗图所移动的大小中可求出它的距离来。这种方法称星团视差,不少星团的距离正由此而得。

撩开恒星的神秘面纱

人类的求知欲望是永无止境的,对恒星的探测当然不会停留在表面温度上。人们总希望搞清楚它们的结构、组成,以了解其真面目。但恒星是那么遥远,连光也要走上千百年,因而不少人认为要了解恒星比登天还难。直到1860年,法国天文家弗拉马利翁(他天文普及的名声更大)还悲观地以为,连行星世界上的温度数据也是人们“永远不可能得到的”。对于比行星更远千百万倍的恒星,则更难以了解它们的奥秘了,因为人类永远不可能逾越如此遥远的距离。

果真那么悲观吗?不!依靠科学,依靠人类前赴后继的不断探索,天文学家终于用“照相术”和“分光术”逐步揭开了恒星的奥秘。1857年,天文学家利用刚问世不久的照相技术,第一次拍到了一些恒星的照片,使人们开始可以从容地进行客观的比较和研究。在此以前,还有人发现分解的太阳光带(称光谱)中有众多强弱不一的暗线(称夫琅和费谱线)。1859年,德国物理学家基尔霍夫通过长期研究,终于弄清了光谱的秘密,发表了着名的基尔霍夫定律。

基尔霍夫定律的主要内容是:(1)每一种元素都会产生独特波长的谱线;(2)每一种元素都可以吸收它能够发射的谱线。据此,人们可以从恒星光谱中出现有哪些波长的谱线,确定该恒星上含有什么元素,而从谱线的强弱、粗细、有无位移等,则可得到有关恒星的各种物理参数和各种元素的含量比例。这一来,人们就能解释光谱这本“无字天书”了。还有些天文学家把恒星光谱看作是恒星的“指纹”,凭着这种特殊的“指纹”,就可识别恒星的种类和归属。

为了探索恒星的奥秘,19世纪80年代开始,美国哈佛大学天文台在天文家皮克林的领导下,用一架口径为11英寸(28厘米)的折射望远镜做了大量的工作。他们在不同天区拍摄了大约20万颗恒星的光谱照片,证实了绝大多数的恒星的化学组成并无大的区别:主要是氢和氦,二者含量在95%以上。

在大量资料的基础上,哈佛大学天文台对恒星资料进行了深入的研究,并且创造了着名的“哈佛分类法”。哈佛分类法把恒星光谱分为十大类别:O、B、A、F、G、K、M、R、N、S,正因为恒星光谱可以给人提供有关天体的诸多信息,所以天文家的主要任务之一就是研究这种独特的“指纹”。为了仔细比较,又把每一谱型细分为十个次型,以0、1、2……9表示,如B3,A7,GZ,F0……实际上O9与B0间的差别也很小。用这种分类方法,可以把恒星像动、植物那样进行分类研究,至今仍有重要的意义。

北极星“后继有人”

埃及尼罗河畔离开罗约16千米的一个高原上,矗立着世界着名的胡夫大金字塔。当年拿破仑进军到这儿,面对这雄伟的古代建筑,发出了无限的感叹:“4000年的历史从这金字塔的顶端默默地注视着你们。”他还兴致勃勃地测算了一下,如果把这个大金字塔拆毁,用它250万块石块来垒一条厚一英尺(30.5厘米)、高10英尺(3.05米)的围墙,那其长度足以把整个法兰西的边界围住……

根据近代研究,胡夫大金字塔与其附近的狮身人面像一起,至少兼有“天文台”的功能:可用它们来观测日月星辰的升落。金字塔北面的隧道向下倾的角度,与开罗地区的地理纬度相差不多。科学家们一致认为,当时这隧道一定是为观测北极星而建造的,因为北极星可以帮助人们判别方向,测定纬度,实在是十分重要的天体。可是奇怪,现在从隧道内向外见到的星星,却并非是现在的北极星小熊α,而是随时间变化的星体,只有天龙α(中名右枢一)有时在视场中央!

难道说,这是精明的古建筑师一时疏忽而出现的偏差吗?

同样的怪事在我国也有发现。在《史记·天官书》中,司马迁说:“中宫天极星,其一明者,太一常居也。”“太一”即是小熊γ星,与现在的北极星相差约18度!难道司马迁也会有这么大的失误吗?

其实他们都没有错。4500年前建造金字塔时,北天极是在天龙α附近,或者说天龙α是当时的“北极星”。司马迁也没有错,因为当年离北天极最近的是小熊γ或β。这说明北天极在慢慢移动!这种移动在天文上称为“岁差”。“岁差”的原因在于我们地球的本身。地球在宇宙空间自转,好像一个儿童玩的陀螺,倘若从旁给转动着的陀螺加一个力,例如敲击它一下,它就会摆动起来,陀螺的自转轴会在空中画出一个圆锥面。地球这个陀螺很大,但它也受到太阳、月亮或其他大行星(如木星)的引力,这种引力都是外面加给它的“横向力”。因而,地球也像陀螺那样,自转轴在空中打转。而北天极是在地球自转轴的延长线上的,因此,北天极必然会以北黄极为中心,按照逆时针方向慢慢移动。根据天文学家的测算,它移动的速度平均为每年50″,或每72年1°。1年不多,1500年就有20°之多。按此速度还可知,它大约每26000年转1圈,如果把北京猿人生活的时代定为50多万年前,那至今它已转了20圈了!

由此可知,小熊α充任北极星的角色并非自古有之,而且也不是“终身制”。事实上,我国宋代天文学家当时已测得勾陈一即小熊α离开北天极有6°之远,一直到1940年它才与北天极靠近到1°左右。现在约为50′,并还在以每年15′的速度继续靠近,大约在公元2100年时它离北天极不到半度。但此后就要走“下坡路”了,到公元750O年时,北极星已让位给仙王α(中名天钩五)。再过15000年,北极星的“桂冠”还会套到织女的头上。凑巧,那时老人星将坐镇在南天极,成为南极星。

北极的变动也会引起黄道、赤道变化;从一些天文符号中也可发现一些端倪:天文上春分点的符号是“γ”,这分明是弯弯的羊角,是白羊座的标志,但实际上,现在春分点却在双鱼座。究其原因,这些符号是距今2000多年前定的,当时的春分点就在白羊宫。2000多年过去了,它西移的角度是:

2000年×50″=28°

春分点的移动给天文上带来了不少麻烦——恒星的坐标(主要是赤经)在变化,所以在精密的天文测量中,对于恒星的坐标非得消除这个因素。然而事情总是有利有弊的,它也可为考证一些天文事件的时间提供必要的证据。

“天狼星人”考察地球

天狼星的灿灿星光一直吸引着天文学家。现在知道,天狼离我们只8.6光年,在亮星中它是仅次于比邻星(南门二)的“亚军”。天狼的半径比太阳略大,约为120万公里(太阳半径的1.7倍),其表面温度在11000度左右。

关于天狼,还有许多神奇的故事和科学之谜。例如1862年,人们发现绕天狼转动的伴星上的物质“重”得不可思议,一段粉笔头那样大小的东西,竟重达100多千克!到了20世纪,天狼B又为爱因斯坦的广义相对论提供了第二个天文证据——引力红移;而研究天体演化的科学家又从中发现了“演化佯谬”……在众多的有关天狼的谜团中,最扑朔迷离的是有关“天狼星人”的故事。事情发端于20世纪30年代,当时法国有两位人类学家格雷奥勒和达特莱,为了探索有关人类的起源和进化,这两个颇有献身精神的科学勇士从开罗出发,经过艰苦的跋涉,来到了现马里共和国的达贡地区(当时是法属殖民地),这儿那时还处于与世隔绝的状态。他们为了科学,摒弃了一切偏见和殖民者的傲慢,克服了种种难以想象的困难,与原始部落中的达贡人一起劳动、狩猎、生活,为达贡人治病,帮他们改善居住条件。他们一住就是20年,逐步取得了达贡人的信任和尊重。达贡人决定把他们部族中的“最高机密”告诉这两位白人。他们推选出四个最有声望的长者,同两位白人举行了会谈。会谈的气氛十分严肃而神秘,老人们用特殊的山加语向他们讲述了自己所知的天文知识:地球及其他行星都在绕太阳转动,轨道都是椭圆;而且地球像一个陀螺那样,一边旋转一边向前跑;月亮则是一个“干旱和死寂的星球”;木星有4颗卫星,土星有光环……这一切,使两位人类学家感到无比新奇,哪知下面达贡人还有更令人吃惊的故事。

四位老人说,天狼星本身是两颗星,一大一小,小星绕大星转动,正像地球绕太阳转动一样。其中一位还用手杖随手在地上画了一个椭圆,并在椭圆焦点上画上一个大黑点表示大星,而在椭圆另一端标上了许多小黑点,以表示小星在轨道上的运动。小星的轨道周期按两倍算正好是100年。他们还说,这颗小的伴星是“世界一切事物的开端和归宿,它是天上最小而又是最重的星星。在地球上怎么也找不到这样大密度的物质”。当然他们还讲了许多荒诞不经、光怪陆离的故事。