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科普-中华学生百科全书-第章

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学家共同的结论之前,它始终只是一个“相撞之谜”。
    十多年前,美国国家航空和宇宙航行局一个顾问委员会,在讨论恐龙灭
绝理论时认为,将来类似的撞击也会使人类灭绝。为此,他们正在研究对策,
一旦有一个直径为一英里左右的行星将要撞击地球,可以用发射核弹头导弹
在其旁边爆炸的方法,来改变它的行进方向。但据地质学家休梅克说,假如
赫尔斯与地球相撞,将会释放相当于 10 万个百万吨级炸弹的能量,假如比它
大 10 倍的行星与地球相撞,才会带来更大的灾难,而爆炸力大如赫尔斯的行
星与地球相撞的概率,在 10 万年内只有一次,因此比前面所说的大十字架更
难一遇了。
    出人意料的是,也有人欢迎小行星光临地球。因为未来学家们认为,一
个仅一英里宽,含有上等镍与铁的小行星,能给我们带来高达 4 万亿美元的

资产。除了大量的镍与铁之外,有些游离的小行星还可能含有丰富的金和铂,
以及一些稀有元素如铱等,其价值无法估计。所以,目前西方各国的科学家
们正在想方设法地积极准备迎接这些地球的不速之客哩!

             天文学

    天文学是一门古老而常新的自然科学,研究对象是宇宙的规律。但随着
人类文明程度的不同,研究的具体内容不同,有着一个逐步扩展和深化的历
史过程。
    最早的天文学,谈不上研究,只是摸索出一些很具体很实用的规律,如
昼夜更替、季节变化、判别方向、潮水涨落等等,用来安排和指导生产与生
活。我国古书和民间就较早发现了北斗七星的旋转与季节的对应关系。不过,
在很长的一段时期内,无论中国还是外国,对天文现象的观察仅仅局限在寻
找实用的直接对应现象方面,对现象间的因果对应的内在规律不予追究,对
肉眼的宇宙空间也不去追究,事实上也没有能力追究;如果有一些解释,如
宇宙起源的盖天说之类,主要是一些思想家头脑中想象出来的,仅仅是一种
猜测,还谈不上真正的天文学研究。
    真正意义上的天文学研究是近代才开始的。近代科学需要更精确的时间
等方面的记录,天文学家担负起了这一使命;近代科学的发展又为天文学家
提供了进步的观测研究工具和理论,使得天文学迅速成熟起来了。比如 19
世纪以前的天文学与数学、力学的发展息息相关;现代科学技术高度发展后
与天文学的关系也更为密切,爱因斯坦的相对论原理既利用天文观测结果予
以证实,又促进了天文观测的精确化;海王星是借助数学原理推算出来的,
同时也验证了有关的科学原理的正确性,等等。
    特别是进入本世纪 60 年代以来,随着天文观测研究手段的更新,光谱分
析、射电望远镜和大型干涉仪等技术设备的应用,天文学发展很快。1960 年
通过对射电源的观测和研究,发现了第一个类星体,即一种新的光学天体;
在 1967 年发现了脉冲星,即以极为精确的时间规则而短促发射无线电脉冲信
号的星体;继而发现恒星与恒星之间并非真空,而是有多种星际分子……这
些,都使传统的天文学理论得以充实和科学化。

    不过,相对于宇宙和宇宙规律而言,人类的天文学的知识还是太少太少
了。天文学的进步要靠一代又一代人的不懈努力,这也包括当今的中学生—
—21 世纪的天文学家们!

       献身天文事业的和尚

    唐代高僧一行,俗名张遂。公元 683 年生于陕西武功县。张遂少年时,
家境贫寒,但他刻苦好学,尤其酷爱天文学。青年时代,他求师访学,成为
长安城有名的青年学者,随后又出家为僧,取法名一行。在河南嵩山、浙江
天台山潜心学习佛教经典和天文学,成为远近闻名的高僧,公元 717 年,唐
玄宗硬请他回长安,但一行拒绝还俗为官,执意在华严寺研究佛学。公元 721
年,他被当时日食预报不准确之事所触动,决定停止对佛学的研究,受命于
唐玄宗,主持修订历法,从此一心苦研天文学。

    他向唐玄宗进言,要改革历法,必先进行天文观测,一行来到当时的天
文历法机关——太史监,发现原有的天文测量仪器破旧不堪。为了尽快开妙
恒星观测工作,他与人合作制造了黄道游仪的水运浑象仪等仪器。公元 724
年,一行主持了全国几个观测点的天文大地测量工作。测得子午线长度为 351
里 80 步(132.08 公里,比今天所测得的子午线长度略大一些)。一行这一
“科学史上划时代的创举”,使中国成为世界上第一个测量出地球子午线长
度的国家。
    一行在观察和研究古人的恒星资料时,发现恒星位置有移动,他早于西
方国家天文学家 1000 多年提出了“恒星不恒”的观点。
    一行根据当时的天文观测,改进了历法,主编了有名的《大衍历》、《公
元大衍历》52 卷、《心机算术》、《易论》和《北斗七星护摩法》等书。
    公元 727 年 10 月一行病逝。唐玄宗亲立一座“大慧禅师塔碑”,以表对
这位功德圆满的高僧的敬意。今天的人们缅怀一行这位伟大的中国古代天文
学家,将一颗小行星命名为“一行”小行星。

      第一个预测彗星周期的人

    1791 年 9 月 23 日,德国汉堡一位传教士家中诞生了一个可爱的男孩。
他就是著名的德国天文学家 J。R。恩克。恩克从事天文学工作 50 年,取得
了辉煌成就,而引他走上成名之路的就是恩克彗星。
    1818 年 12 月,靠自学成才的法国天文学家 J。L。庞斯在马赛发现了一
颗彗星。翌年 1 月恩克开始跟踪这颗彗星,并试图计算它的轨道。正巧在 10
年前(1809 年),他在格廷根大学求学时的导师高斯曾提出一种根据三次完
整的观察就可确定天体轨道的巧妙方法。恩克运用这一方法,推算出了这颗
彗星的轨道竟是一个不太扁长的椭圆,彗星在此轨道上的运行周期只有 3 年
半。在计算中他发现,这颗彗星和另外三位天文学家默香、赫歇耳以及庞斯
分别于 1781 年、1792 年和 1805 年所观察到的三颗彗星竟是同一颗星。于是
他大胆预言,这颗彗星将于 1822 年返回近日点附近,并再次被我们观察到。
预言应验了,人们果真在这一天重新观测到了这颗彗星,于是将它命名为恩
克彗星。
    由于这一发现,恩克一举成名。从此,他的事业蒸蒸日上,蓬勃发展起
来。

                     第一个把望远镜指向星空的人

    1604 年,天空中出现了一颗耀眼的新星。这一宇宙壮观激起了意大利科
学家伽利略的极大兴趣。遗憾的是那时望远镜还没发明,伽利略只好凭肉眼
观测。1609 年伽利略获知一个荷兰眼镜商发明了望远镜,他凭着自己深厚的
物理学功底,对眼镜商的望远镜进行了改造,研制观天望远镜。他制成的第
3 架天文望远镜竟可以放大 33 倍。
    1609 年 8 月,伽利略把望远镜指向了星空,这一举动使他成为世界天文
史上第一个用望远镜观测星空的人。他观测了月亮和银河,又借助云雾减弱
太阳光线,观测了太阳。望远镜使伽利略眼界大开,他发现肉眼观测到的月
亮上的阴影,原来都是些大大小小的坑穴和大片的“海”(现代天文学证明,

这“海”其实是平原);白茫茫的银河是由一颗颗密密麻麻的星星构成的;
太阳表面还有一些大小不等的黑色斑点(后来称“太阳黑子”)。1610 年 1
月伽利略从望远镜中发现木星附近有 3 个小光点,它们几乎在同一条直线
上,一颗在木星右边,两颗在木星左边。奇怪的是,这些小光点有时变成 4
颗,有时只剩下两颗。伽利略一连几夜细心观察并详细记录,终于弄明白,
原来那是 4 颗木星卫星。1610 年 9 月,伽利略又从望远镜中观测到金星也像
月亮一样,时圆时缺,原来这是金星围绕太阳运行的结果。
     用望远镜观测星空的结果,使伽利略更加确信哥白尼日心地动说是正确
的,他把自己的这些天文新发现写成了一个小册子《星际使者》。作品发表
后在世界上引起了巨大轰动。尽管当时保守的教会竭力反对伽利略的观点,
甚至有人拒绝使用望远镜观测星空,但仍无法阻挠伽利略和他的望远镜享有
拉开人类天文学新纪元序幕的殊荣。

      赫歇耳和他的反射望远镜

     从伽利略发明了天文望远镜之后,相当长一段时期里人们都是用折射望
远镜观测天文,为了提高望远镜的放大率,人们不断加长折射望远镜的镜身,
最后长得难以使用。于是,人们萌发了制造反射望远镜的念头。
     第一个提出反射望远镜方案的是英国数学家 J。格雷戈里;第一个亲手
制造第一架反射望远镜的是英国科学家牛顿;第一个制造出能用于专业观测
的反射望远镜的是英国数学家 J。哈德利;然而代表着早期反射望远镜的最
高成就的是赫歇耳和他的反射望远镜。
     英国人 W。赫歇耳(1738—1822 年)原是位音乐家,但他酷爱观测星辰。
由于穷困使他无力购买望远镜,他只好自己动手磨制天文望远镜,据说有一
次他一边磨一边听妹妹读书,连吃饭都由妹妹喂,一口气竟磨 16 小时。功夫
不负苦心人,他终于在 1774 年制出了他的第一架反射望远镜:口径 15 厘米,
镜长 2.1 米(现保存在大英科学博物馆)。接着他又磨制了口径达 22.5 厘米、
镜身 3 米和口径 45 厘米、镜身 6 米等一系列更大更好的反射望远镜。1781
年 3 月 13 日,赫歇耳用他的反射望远镜发现了一颗新行星——天王星,这一
发现使他从一个音乐家一下子成为举世闻名的天文学家。
  
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