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第55章 天文历法(1)

天文星相

八大行星

水星名字来自罗马神墨丘利,在公元前三千年左右已被苏美尔人发现,是最靠近太阳的星座。水星运行的速度比其他行星都快,每秒的速度接近48公里,并且不到88天就公转太阳一周。水星非常小,是由岩石构成的,表面布满被流星撞击而形成的环形山和坑洞,另外有平滑,稀疏的坑洞平原。水星表面另外还有山脊,这是行星在40亿年前核心逐渐冷却与收缩所形成的,因此表面起伏不平。水星自转的速度非常缓慢,自转一周将近59个地球日,所以水星的一个太阳日(从日出到另一个日出)差不多要176个地球日—相当於水星一年88日的两倍长。水星的表面温度很悬殊,向阳面高达摄氏430度,阴暗面则在摄氏零下170度。当黑夜降临时,由於水星几乎没有大气层温度下降很快。大气成分包括由太阳风所捕捉到的微量氦和氢,或许还有一点其他的气体。

金星在中国古代被称为“太白”或者“太白金星”,古希腊人称金星为阿佛洛狄特,罗马神话中,金星被称作维纳斯。17世界初,伽利略曾经观测到金星。金星是太阳系第二颗行星,全天最亮的行星就是金星。金星在绕太阳公转的同时也缓慢的反方向自转,因此使它成为太阳系中自转周期最长的行星,大约需243个地球日。金星也是最热的行星,表面高温度可达摄氏480度。厚的云层内含有硫酸的小滴,并由风以每小时接近360公里的速度吹向行星各处。虽然金星需要243个地球日才能自转一周,但高速的风只需4个地球日就把云吹得环绕行星一圈。高温、酸云和极高的大气压力,(大约是地球表面的90倍),显示金星的环境恶劣。

首先提出地球是球形这一概念的是公元前五六世纪的希腊哲学家毕达哥拉斯。公元前三世纪,古希腊天文学家埃拉托斯特尼第一次算出了地球的周长。地球是太阳系第三颗行星,卫星是月亮,地球大气层的保护及距离太阳位置的适当,是生命起源的重要条件。地球是直径最大和比重最大的岩石行星,同时也是唯一己知有生命存在的行星。地球内部的岩石和金属显示它是一颗典型的板块组成,由於板块推挤,因此交界处会发生地震和火山等活动。地球的大气层和同一张保护层,它能阻挡来自太阳有害人体的辐射,并防止流星撞击行星表面,除此之外,还能积存足够的热,防止气温急遽下降。地球表面有百分之七十为水所包围,其他行星的表面都未发现这类液态形式的水。

火星在古代中国被称为“荧惑”,在西方以罗马神话中的战神玛尔斯或者希腊神话对应的阿瑞斯命名。火星是太阳系第四个行星,火星也就是常说的红色行星,火星是太阳系中第三小的行星直径约为地求的二分之一,体积约为地球的十分之一,表面的重力约地球的三分之一。火星的大气层比地球稀薄,只有地球大气层的百分之一,主要成分是二氧化碳。同时还有少量的云层和晨雾。因为大气层很薄,在火星上没有温室效应。火星赤道附近温度白天可达到27C,在夜晚可降至零下111C。火星的北半球有许多由凝固的火山熔岩所形成的大平原,南半球有许多环形山与大的撞击盆地,另外还有几个大的、己熄灭的火山,例如奥林帕斯山,宽600公里,还有许多峡谷和分岔的河床。火星上还常可看到大规模的暴石砂。火星上最大的火山——————-奥林柏斯山,高出地面24公里,几乎是地球上最高山3倍,同时也是太阳系最高的山。

木星的亮度仅次于金星,伽利略于1610年观测到土星,土星是以罗马神话中的农神萨杜恩命名的,中国古代称为镇星或者填星,并且用它来定纪年,在西方称为朱庇特。木星是太阳系第五颗行星,也是整个太阳系最大也是最重的行星,直径有地球的11倍,质量是其他八个行星总和的2。5倍。木星可能有个小的石质核心,四周是由金属氢(液态氢,性质如同金属)所构成的内地函。内土诡函的外面是由液愈氢和氦所构成的外地函,它们融合成气态的大气层。木星的快速自转使大气层中的云形成带状与区层稳定的乱流形成白与红斑等特别的云,这两种都是巨大的风暴。最有名的云是一个称为大红斑的风暴,它由一个比地球宽三倍,升起於高云之上约七公里的旋涡圆柱状云所构成。木星有一个薄、暗的主环,里面有个由朝向行星延伸的微粒所形成稀薄光环。目前己知有16个卫星。四个最大的卫星(称为伽利略木卫)是甘尼八德、卡利斯、埃欧和欧罗巴。甘尼八德与卡利斯多表面有许多坑洞,或许还有冰。欧罗巴表面表滑,并覆著冰,或许还有水。埃欧表面有许多发亮的红色、橘色和黄色的斑点。这些颜色来自于活火山的硫磺物质,由喷出表面高达数百公里的绒毛状熔岩所造成的。

土星是太阳系第六颗行星,也是体积第二大的行星,在地球以一般的望远镜即可看见,土星、木星、天王星和海王星表面都是气体,故自转都相当快。土星可能有一个岩石与冰构成的小核心,周围是金属氢(液态氢,性质如同金属)构成的内地函。在内地函的外面是是由液态氢构成的外地函、融合成为气态的大气层。土星的云层形成带状与区层,颇似木星,但由於外层的云薄而显得较模糊。风暴和漩涡发生在云中,看起来为呈红或白色椭圆。土星己有18颗卫星,其中有些在光环内运行,这会施加重力,影响到环的形状。有趣的是,卫星中的7颗为共内轨道,与别的卫星分享同一个轨道。天文学家相信这些共用轨道的卫星为来自同一,但后来碎裂的卫星。

天王星是1781年英国天文学家赫歇尔观测到的,天王星的命名取自希腊神话的天神乌拉诺斯。天王星是太阳系第七颗行星,是人类用肉眼所能看到的最远的一颗行星,但,如果你没有受过专业的训练的话,是很难在众星里寻到的天王星的最大特征是自转的倾斜度很大。一般行星的自转轴与其公转面都很接近垂共直,唯独天王星的自转轴成九十八度的倾斜,几乎是横躺著运行。因此,太阳有时整天都照在北极上,而这时的南半球就全天黑暗。天王星表面发出带有白色的蓝绿光彩,因此推测它的大气可能含有很多甲烷。而天王星的直径约为地球的四倍,质量约十四倍,但密度却不及地球的四分之一,这是因为天王星与其他木星型行一样,它们都是以氢、氦等气体为主要成分形成的。

海王星于1846年9月23日,被德国天文学家伽勒发现。海王星是第一个通过天体力学计算后被发现的行星。海王星的名字源自罗马神话中的海神涅普顿。海王星是太阳系第八颗行星,有八颗卫星,海王星表面主要也是气体组成,也有类似木星表面的大红斑风暴云,我们称之为大黑斑,这个大风暴约是木星大红斑的一半,但也容得下整个地球。海王星也有如土星的环,只是此环比天王星更细小。天王星竹环是由碳粒石或岩石粒形成的,所以非常暗淡,海王星是离太阳最远的行星,平均距离分别为45亿公里。海王星是一个巨大的气体行星,有小的石质核心,周围由液态与气态的混合体所组成。大气层内的云有显著的特征,其中最明显的是大黑斑,如地球般宽,还有小黑斑与速克达。大、小黑斑都是巨大的风暴,以每小时2000公里的速度吹遍整个行星。速克达是范围很广的卷云。崔顿是海王星最大的卫星,也是太阳系中,最冷的星体,温度在摄氏零下235度。有别于太阳系中大部分的卫星,崔顿是以海王星自转的反方向来绕其母行星运行。海王星的四个又窄且暗细环,这环被造成原因是由微小的陨石猛烈的撞击海王星的卫星所造成灰尘微粒而形成。

流星和流星雨

在太阳系中,除了八大行星、矮行星和它们的卫星之外,还有彗星、小行星以及一些更小的天体。这些小天体,虽然体积小,但是它们也在围绕着太阳公转。当它们有机会经过地球附近,就有可能以每秒几十公里的速度闯入地球大气层,其上面的物质由于与地球大气发生剧烈摩擦,巨大的动能转化为热能,引起物质电离发出耀眼的光芒,这就是我们经常看到的流星。

而流星雨则是成群的流星,看起来像是从夜空中的一点迸发出来,并坠落下来的特殊天象。流星雨的规模大不相同。有时在一小时中只出现几颗流星,但它们看起来都是从同一个辐射点“流出”的,因此也属于流星雨的范畴;有时在短短的时间里,在同一辐射点中能迸发出成千上万颗流星,就像节日中人们燃放的礼花那样壮观。当每小时出现的流星数超过1000颗时,称为“流星暴”。

五星汇聚

水星、金星、火星、木星和土星这五颗太阳系中最光亮的行星,以不同周期围绕太阳公转,当它们移动到太阳的同一面时,从地球上观看它们同一时间在夜空上出现,这一现象称为五星汇聚。

五星汇聚这一现象的出现并没有什么规律,每次汇聚中五颗行星的相对位置也会不一样。

五颗行星在黄道附近的位置由西向东的顺序是水星、金星、火星、土星和木星。水星会在西面地平线附近,再高些在西或西北偏西方向会是金星、火星和土星,而木星将处于东南偏东方向较高的位置。

月相

月相共划分为八种,是根据日月黄经差度数来算的,其中最主要的月相为新月、上弦月、满月、下弦月,它们都有明确的发生时刻,是经过精密的轨道计算得出的。这八种月相分别为:

新月(农历初一日,即朔日):0度;

上峨嵋月(一般为农历的初二夜左右——————-初七日左右):0度————90度;

上弦(农历初八左右):90度;

凸月(农历初九左右————-农历十四左右):90度————180度;

满月(望日,农历十五日夜或十六日左右):180度;

残月(农历十六左右————-农历二十三左右):180度————270度;

下弦(农历二十三左右):270度;

下峨嵋月(农历二十四左右————月末):270度————-360度。

另外,农历月最后一天称为晦日,即不见月亮。

宇宙速度

宇宙速度是指从地面向宇宙发射人造天体必须具备的初始速度。

第一宇宙速度:人们将7.9公里/每秒的速度称为“第一宇宙速度”,又称“环绕速度”,低于这个速度,物体就会在重力的作用下返回地球。

第二宇宙速度:如果我们把速度加大,直到11.2公里/每秒,这个人造卫星就可以不受地球吸引力的影响,而到太阳系内的行星际空间旅行。人们称11.2公里/每秒的速度为“第二宇宙速度”

第三宇宙速度:如果我们还想让人造卫星飞出太阳系,到其他星球去旅行,那就必须把速度加大到16.7公里/每秒,这个速度称为“第三宇宙速度”。

世界上著名的天文台和天文望远镜

世界上著名的天文台有:

英国格林威治天文台

法国上普罗旺斯天文台

法国日中峰天文台

俄罗斯普尔科沃天文台

俄罗斯天体物理天文台

日本东京天文台

美国夏威夷莫那克亚天文台

美国海尔天文台

美国基特峰国力天文台

美国叶凯士天文台

美国麦克唐纳天文台

美国美洲际天文台

美国阿雷西博天文台

德国温德斯丹太阳天文台

德国陶登堡史瓦西天文台

德国卡拉阿托天文台

德国柏林天文台

欧洲南天天文台

澳大利亚塞丁斯普林天文台

世界上著名的望远镜有:

美国凯克望远镜

美国海尔天文台海尔望远镜

美国海尔天文台胡克望远镜

美国叶凯士天文台折射望远镜

欧洲南天天文台VLT

日本昴星团望远镜

俄罗斯天体物理研究所望远镜

德国陶登堡—史瓦西天文台施密特望远镜

世界上最早的天文钟

北宋哲宗元佑十一年(1088年),苏颂和韩公廉等人在开封研制成一种大型仪器设备“水运仪象台“,能用多种形式反映及观测天体的运行。水运仪象台一部复杂的机械装置,整个机械系统是利用漏壶流水作动力,使仪器经常保持一个恒定的速度,和天体运行保持一致。又通过一套复杂的齿轮系统获得所需要的各种运动,从而达到既能演示天象,又能以多种形式计时、报时。欧洲人把这种仪器称为“天文钟”。

苏颂在1088-1094年所著《新仪象法要》,详细介绍了水运仪象台的构造,反映了当时开封天文学和机械工程技术的伟大成就。水运仪象台是中国十一世纪杰出的天文仪器,它不仅是钟表的祖先,也是世界上最早的天文钟。

中国天文界第一座纪念碑

中国天文界第一座大型纪念碑位于青岛观象台,于1987年8月7日落成,名为万国经度测量纪念碑。

此纪念碑由花岗岩雕成,纪念碑造型新颖、宏伟。主体高6米,碑的正面刻有“万国经度测量纪念碑”(张钰哲先生手笔),背面刻有纪念碑的地理坐标,即东经120度19分,北纬36度4分,碑的顶部嵌有用黄铜铸成的直径1.2米重850公斤的地球模型,表面铸成凸起的经纬线,球的极轴与地平的夹角为36度4分,即碑体的地理纬度。石碑左右两侧还有以后羿射日和牛郎织女神话故事为内容的浮雕。

三垣、四象、二十八宿

三垣四象二十八宿是我国古代对星空的划分,它们的起源远在周、秦以前。三垣是北天极周围的三个区域,即紫微垣、太微垣和天市垣。

紫微垣是三垣的中垣。位于北天中央,所以又叫做中宫,或者紫微宫。紫微宫就是皇宫的意思,星星多数都以官名命名。据宋朝皇佑年间的观测记录,共有37个星座,2个附座,163颗正星,181颗增星。

太微垣是三垣的上垣。位于紫微垣之下的東北方,北斗之南。共含20个星座,78颗正星,100颗增星,太微是政府的意思,星星的名称多数也以官名命名。

天市垣是三垣的下垣,位于紫微垣之下的東南方向,大致相當於武仙、巨蛇、蛇夫等國際通用星座的一部分,天市就是集贸市场,所以星星多以货物、星具、经营内容及市场命名。包含19個星官(座),正星87顆,增星173顆。

四象分布于黄道和白道近旁,环天一周。每象各分七段,称为“宿”,总共为二十八宿。

四象有:东方苍龙之象,含角、亢、氐、房、心、尾、箕七宿;南方朱雀之象,含井、鬼、柳、星、张、翼、轸七宿;西方百虎之象,含奎、娄、胃、昴、毕、觜、参七宿;北方玄武之象,含斗、牛、女、虚、危、室、壁七宿。

八十八个星座名称