天卫五之谜
导言:天王星卫星五被发现的时间并不长,却有幸被人类的目光光顾。人们对天卫五的地形表象有多么惊奇,以至连科学术语都无法解释。相信随着人类的目光投向更多的星球,这样的情形将不会只出现一次。天卫五是天王星已知卫星中距其第十一近,也是天王星的大卫星中靠天王星最近的一颗。它是由Kuiper于1948年发现的。它的公转轨道距天王星129850千米,它的卫星直径472千米。
“旅行者2号”为了更靠近海王星,不得不飞近天王星以获得推动力。由于整个飞行的方向几乎与赤道面成90度角,所以只与天卫五十分接近。在“旅行者2号”飞近之前,由于天卫五不是海王星的最大卫星,也没有什么特别之处,因此也不可能被选为主要研究对象,所以当时对于这颗卫星几乎是一无所知的。然而“旅行者2号”却证明了这是一颗非常有趣的卫星。
天卫五是由冰与岩石各半混合而成。
天卫五的表面是由众多的环形山地形和奇异的凹线、山谷和悬崖组成。
起先,“旅行者2号”带来的天卫五图片上实在是让人无法理解。每个人过去都认为天王星的卫星的地质内部活动的历史极短。对那些进行现场直播的工作人员来说,如何去讲解这个至今仍无法解释的古怪地形是一项艰巨的任务。他们常用的那些深奥难懂的行话也已经无济于事了,他们不得不用一些诸如“∧或∨的钜齿图”、“跑道”和“多层蛋糕”之类的术语来描述天卫五的奇异的特性。
后来人们认为天卫五自其产生后经历过多次的粉碎与重新聚合(即原来十分光滑,然后经小行星或彗星撞击后被粉碎,最后靠其自身引力重新组合使表面奇特),并且每次都破坏了一部分的原始表面,露出一些内部物质。然而现在,另一更易被人们接受的理论产生了,那就是这些地形是由于融化的冰而造成的。
对于天卫五的奇异地形中溶洞和粉碎说都仅仅是理论上的推测,还需要更多的证据来增强这些理论的说服力。
现在还没有再次探测天王星和海王星的计划,不知什么时候再去探访这奇异的世界。“旅行者2号”带回的资料是很长一段时间人们得到的唯一资料。
天王星为什么躺在轨道内部旋转
导言:天王星怎样旋转本不关人类的衣食住行,但探索宇宙的奥秘,谋人类的生存福祉,却是势在必行。天王星是从太阳向外的第七颗行星,在太阳系的体积是第三大(比海王星大),质量排名第四(比海王星轻)。天王星距太阳28.8亿千米,距地球27.3亿千米,太阳光线到达天王星也要2小时38分。
威廉·赫歇耳发现天王星有点事出偶然。1781年3月13日晚,他像往常一样用他自制的望远镜巡视天空,在观察双子座的一部分天空时,他看到一颗不平常的星,它显然不是一颗恒星,因为恒星在望远镜中只是一个光点,而这颗星呈现为一只淡绿色圆盘状。连续几个夜晚的观测,他发现那个天体似乎正在恒星背景下缓慢地移动着。赫歇耳以为他发现了一颗彗星。但不久他就发现,这颗星缺少彗星特征——模糊的边界,它看上去边缘总是清晰的。而且它的运行路径是在土星轨道外面的一条近于圆形的轨道。赫歇耳最后认定,他发现了一颗新行星。
学术界决定新行星的名称是遵守根据希腊神话人物命名行星的传统,把新行星命名为“乌拉诺斯”,他是希腊神话主神宙斯的祖父,翻译成汉语就是“天王星”。
天王星一下子把太阳系的疆界开拓了,打开了人类的视野,启发天文学家继续在广袤的星空中探索。
天王星的发现也使赫歇耳一举成名。在此之前,他是位爱好天文学的音乐家。在发现天王星以后,他荣获了勋章,被选为英国皇家学会会员,从此走上了专业天文学家的道路。时至今日,天文学家依然对他十分尊敬。他在恒星天文学方面有杰出贡献,赢得了“恒星天文学之父”的美誉。
赫歇耳用他自己制作的望远镜研究天空,他尤其是对恒星特别感兴趣,他最大的成就也在恒星世界中。1785年,他绘出了我们置身其中的这个恒星系统的外形,呈透镜状——就是今天的银河系,被后人认为是第一个真正发现了银河系的人。
赫歇耳还发现了太阳的运动。1783年,他论证了太阳以每秒17.5千米的速度向武仙座方向前进,这自然使人们得出结论,太阳也不是宇宙的中心。
他于1822年去世,享年84岁,恰好等于他发现的天王星的公转周期——84年。
在赫歇耳发现天王星后六年,在一次试用他自己新制的望远镜时,又获得了一个有趣的发现——天王星有两颗卫星。它们是天卫三、天卫四。今天,天王星的卫星数已增加到15颗了。另外,土星的两颗卫星,土卫一和土卫二也是赫歇耳发现的。
天王星有一个与众不同的性质,也就是它的运行姿态十分奇特。
一般的行星,都是侧着身子绕日运动,它们的自转轴和公转轴轨道平面,全都近似垂直,有一点小的倾斜。地球为23.5度,火星24度,木星3度,土星27度,这正是引起季节变化的原因。可是,天王星的自转情况则与众不同,天王星的自转轴的倾斜度达到98度,它的自转轴与公转轨道平面近乎平行——仅有2度的夹角。实际上天王星是躺在它的轨道面内旋转的,就跟保龄球滚在球道上的情形差不多。这一事实意味着,天王星的季节也非常奇特。在天王星的一年中(相当于地球上的84年),太阳轮流照射天王星的南极和北极。当太阳照北极,北半球处于夏季,在北极地区,太阳看起来就像悬挂在头顶的上方,而且总不下落。而当冬季来临时,这颗行星一半地方进入漫漫的寒冷冬夜中,而这种寒冷和阴暗要持续好几十年。只有随着太阳渐渐照射到赤道上,天王星的世界,才有白天到黑夜的交替。即使在夏季,表温也很低,211℃。这样怪异的气候类型,无疑是因为这颗行星的大气层得到奇特的、不均匀加热的结果。至今天文学界对天王星为什么以这种姿态运转也没能给出一个明确的解释。
行星撞击地球模拟图小行星撞击地球的罪过
导言:地球曾遭遇过小行星的撞击,这已有证据可以说明。但这种撞击对地球造成了什么影响,特别是对地球上的生命造成了怎样的灾难,对同是地球生物的人类来说就是生死攸关的大事了。所以评价小行星撞击地球的后果,一直为人们津津乐道,也为有关科学家时刻关心。有关恐龙灭绝原因的假说很多,但最有名的莫过于美国科学家阿尔瓦雷斯于1980年提出的小行星撞击理论了。
1991年,有科学家在墨西哥的尤卡坦半岛寻找石油,谁料到石油没找着,却发现了地下一个奇怪的构造。这一构造状似碗形,直径200~300千米,深约3千米,形成于6500万年前。科学家相信,这个隐伏构造当是撞击坑的所在。这个坑现被称为“奇克苏鲁布”撞击坑,这是因为奇克苏鲁布镇正好坐落在撞击坑的中心部位。
现今的尤卡坦是陆地,但6500万年前这一带却是一片浅海水域。当年小行星以高速向地球撞来,在临近撞击点的上空,星体突然发生大爆炸,强大的冲击波在一瞬间把撞击点炸出一个巨大的坑,100多立方千米的岩石被挖出。
科学家计算出,当时的海啸大浪最高达350米,低的也有100米。据他们研究,当年那一带的海平面比现在约高出200米,灾星就撞在200米深的浅海海底。
由于小行星撞在浅海海底,所以引起的海啸与撞击的能量相比并不算大,但海水向撞击坑回流时引起的海啸却十分巨大。他们认为,小行星要是落在了深海之中,所引发的海啸将会比落在浅海区大出近十倍!人们认为海啸发生时,海水淹没了整个墨西哥和大半个美国。
6500万年前行星撞击地球当撞击发生时,溅起的尘埃长时间挡住了阳光,使浮游生物无法进行光合作用而死亡。那时海洋中的生存环境变得相当恶劣。当时海洋表层的浮游生物在短时期内大量死亡就是一个很好的例子。
又据氧同位素的研究,显示撞击后大洋表面水温下降约10℃。研究者估计,在相当长的一段时期内,地表平均气温下降约数摄氏度,导致全球冰川化,形成新冰期。
那时的地球处在一个漫长而黑暗的冬季,大地久久不见天日,地面急剧降温,景况十分可怕。据说地球上要是发生了核大战,其情景将与6500万年前的那幕惨剧相似。所以核战争中不会有赢家。
据近年研究,小行星肇事后,有好长一段时间天上下的雨是富含硫酸的“硫酸雨”。研究者认为,小行星撞击点的地下岩层中夹有大量石膏矿,石膏中的硫便是硫酸雨的直接来源。硫酸雨对地球表面的生物所造成的伤害有多大,不言自明。研究者认为,小行星要是撞在别处(不含石膏矿的地方),结局就会比这好得多。
小行星对地球的这一击,使地球表面又是大火,又是海啸,又是降温,同时天降酸雨,大地一片昏暗。不用说,由撞击而引发的火山和地震,肯定也会跟着一同出来可劲地闹腾。一个好端端的地球,瞬时变成了可怕的人间地狱。
大量证据表明,6500万年前确有一颗小行星袭击了我们的地球,并酿成了一场空前的生态环境大灾难,地球的生态系统遭到了彻底的破坏。有一种观点认为,白垩纪末的这场大灾难系当时强烈的火山活动所为,但种种证据显示,火山没有这么大的破坏力。
由于科学家已掌握了大量的证据,小行星现在已很难洗刷自己的“罪名”。然而,小行星真的是“屠龙凶手”吗?(当然我们也不否认它曾杀死过大量恐龙)如果6500万年前小行星没来“轰炸”地球,恐龙是否就会一直繁衍到今天;小行星对白垩纪末期的大绝灭事件究竟负有多大的“责任”,这些仍然是难以解开的谜。
行星为何有光环
导言:现在我们有了许多大行星的照片,可以让我们对这些行星有更多的了解。可是了解得越多疑问就越多。像土星、木星、天王星、海王星的光环,这些光环是客观存在,但它们是由哪些物质构成的?为什么会发光,为什么会形成环?为什么有的行星有,有的没有……科学家解答这些问题的日子不会太远了。在我们看到的行星照片中,行星大多都被一圈环状物质围绕着,像是为行星披上的彩带,又像是为行星戴上的王冠,令行星显得分外美丽。这些带状物质我们称之为“行星光环”。行星的光环是什么,为什么会发光呢?还一直是一个谜。
土星环
土星环由蜂窝般的太空碎片、岩石和冰组成。主要的土星环宽度从48千米到30.2万千米不等,以英文的头七个字母命名,距离土星从近到远的土星环分别以被发现的顺序命名为D、C、B、A、F、G和E。土星及土星环在太阳系形成早期已形成,当时太阳被宇宙尘埃和气体所包围,最后形成了土星和土星环。
从另一个角度来看,土星反而独具风姿。伽利略第一次透过他原始的望远镜观察土星时,发现它的形状有点奇怪,好像在其球体的两侧还有两个小球。他继续观察,发现那两个小球渐渐变得很难看见,到1612年年底时,同时失去了踪迹。
其他天文学家也报告过土星的这种奇怪现象;但直到1656年,惠更斯才提出了正确的解释。他宣称,土星外围环绕着一圈又亮又薄的光环,光环与土星不接触。
土星的自转轴和地球一样,也是倾斜的,土星的轴倾角是26.73度,地球则是23.45度。由于土星的光环和赤道是在同一平面上,所以它是对着太阳(也对着我们)倾斜的。当土星运行到其轨道的一端时,我们可由上往下看见光环近的一面,而远的一面仍被遮住。当土星在轨道的另一端时,我们就可由下往上看到光环近的一面,但稍远的一面依旧被遮住了。土星从轨道的这一侧转到另一侧需要十四年多一点。在这段时间内,光环也逐渐由最下方移向最上方。行至半路时,光环恰好移动到中间位置,这时我们观察到光环两面的边缘连接在一起,状如“一条线”。随后,土星继续运行,沿着另一半轨道绕回原来的起点,这时光环又逐渐地由最上方向最下方移动;移到正中间时,我们又看见其边缘连接在一起。因为土星环非常薄,所以当光环状如“一条线”时就好像消失了一样。1612年年底伽利略看到的正是这种情景。据说由于懊恼,他没有再观察过土星。
土星环位于土星的赤道面上。在空间探测以前,从地面观测得知土星环有五个,其中包括三个主环(A环、B环、C环)和两个暗环(D环、E环)。B环既宽又亮,它的内侧是C环,外侧是A环。A环和B环之间为宽约5000千米的卡西尼缝,它是天文学家卡西尼在1675年发现的。
1826年,德国血统的俄国天文学斯特鲁维把外面的环命名为A环,把里面的环命名为B环。1850年,美国天文学家W·C·邦德宣称,还有一个比B环更靠近土星的暗淡光环。这个暗淡光环就是C环,C环与B环之间并没有明显的分界。