青少年不可不知的1000个文化历史常识

第七节 天文名词

　　天文学家

　　阿里斯塔恰斯（约公元前200年）：希腊人，日心说的提倡者。

　　喜帕恰斯（约公元前100年）：希腊人，古代最伟大的天文学家。

　　托勒密（约公元100年）：希腊人，在他著名的天文专著《大综合论》中，论述了喜帕恰斯的研究工作。

　　哥白尼（1473～1543年）：波兰天文学家，日心说（即“地动说”）的创立人。

　　第谷·布拉赫（1546～1601年）：丹麦人，杰出的天文观察家。

　　伽利略（1564～1642年）：意大利科学家，于1609年制造出一架望远镜，成为第一个使用这种仪器的伟大天文观察家。

　　开普勒（1571～1630年）：法国人，第谷·布拉赫的助手，发现了行星运动定律，其中第一条定律指出行星沿着椭圆轨道绕太阳运行。

　　牛顿（1642～1727年）：杰出的英国科学家和数学家，提出万有引力定律，解释为什么天体会运动，并计算出它们的轨道。

　　哈雷（1656～1742年）：曾任第二任英

　　国皇家天文台台长，以研究彗星而著名。他指出哈雷彗星（科学家们后来以他的名字来命名）以前曾按一定时间间隔规律出现过许多次。

　　爱因斯坦（1879～1955年）：美国物理学家和数学家。他的相对论使许多天文学概念产生了变化。

　　洛厄尔（1885～1916年）：美国人，预言太阳系存在着第九颗行星——冥王星。

　　哈勃（1899～1953年）：美国人，研究银河系外宇宙空间的先驱。

　　北斗七星

　　北面天空中的著名星座大熊星座由七颗较亮的恒星组成，它们在天空排列成勺状，所以称为北斗，也叫北斗七星。

　　北斗七星从斗身上端开始，到斗柄的末尾，分为7个部分，我国古代把它们分别称作天枢、天璇、天玑、天权、玉衡、开阳、摇光。季节不同，北斗七星在天空中的位置也有所不同。因此，我国古代根据它的位置来确定季节：“斗柄东指，天下皆春；斗柄南指，天下皆夏；斗柄西指，天下皆秋；斗柄北指，天下皆冬。”

　　七星中，最亮的是“玉衡”，最暗的是“天权”。北斗星始终做着缓慢的相对运动，其中五颗星基本以相同的速度朝着一个方向运动，而“天枢”和“摇光”则反方向运动。经过漫长的宇宙变迁，北斗星的形状会发生变化。

　　人造卫星的由来

　　1957年10月4日，前苏联发射了世界上第一颗人造卫星，并宣布成功地把世界上第一颗绕地球运行的人造卫星送入轨道。美国官员宣称，他们不仅因前苏联首先成功地发射卫星感到震惊，而且对这颗卫星的体积之大感到惊讶。这颗卫星重83千克，比美国准备在第二年初发射的卫星重8倍。

　　前苏联宣布说，这颗卫星的球体直径为55厘米，绕地球一周需1小时35分，距地面的最大高度为900千米，用两个频道连续发送信号。由于运行轨道和赤道成65度夹角，因此它每日可两次在莫斯科上空通过。苏联对发射这颗卫星的火箭没做详细报道，不过曾提到它以每秒8千米的速度离开地面。他们说，这次发射开辟了星际航行的道路。

　　宇宙大爆炸理论

　　（big-—bang cosmology）现代宇宙系中最有影响的一种学说，又称大爆炸宇宙学。与其他宇宙模型相比，它能说明较多的观测事实。它的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里，宇宙体系并不是静止的，而是在不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆发。根据大爆炸宇宙学的观点，大爆炸的整个过程是：在宇宙的早期，温度极高，在100亿度以上。物质密度也相当大，整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀，结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时，中子开始失去自由存在的条件，它要么发生衰变，要么与质子结合成重氢、氦等元素；化学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到100万度后，早期形成化学元素的过程结束（见元素合成理论）。宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。当温度降到几千度时，辐射减退，宇宙间主要是气态物质，气体逐渐凝聚成气云，再进一步形成各种各样的恒星体系，成为我们今天看到的宇宙。大爆炸模型能统一地说明以下几个观测事实：

　　（1）大爆炸理论主张所有恒星都是在温度下降后产生的，因而任何天体的年龄都应比自温度下降至今天这一段时间为短，即应小于200亿年。各种天体年龄的测量证明了这一点。

　　（2）观测到河外天体有系统性的谱线红移，而且红移与距离大体成正比。如果用多普勒效应来解释，那么红移就是宇宙膨胀的反映。

　　（3）在各种不同天体上，氦丰度相当大，而且大都是30%。用恒星核反应机制不足以说明为什么有如此多的氦。而根据大爆炸理论，早期温度很高，产生氦的效率也很高，则可以说明这一事实。

　　（4）根据宇宙膨胀速度以及氦丰度等，可以具体计算宇宙每一历史时期的温度。大爆炸理论的创始人之一伽莫夫曾预言，今天的宇宙已经很冷，只有绝对温度几度。1965年，果然在微波波段上探测到具有热辐射谱的微波背景辐射，温度约为3K。

　　宇宙有多大

　　在18世纪人们的眼里，宇宙还只是太阳系。随着科学技术的发展，人们认识到：太阳也只是天空中数以万计的恒星中的一颗。于是，人们心目中的宇宙开始逐渐扩展到了银河系。近代，人们的认识范围逐渐扩大，人们心目中的宇宙已不再是银河系。人类已经认识到：在银河系以外，还有许多河外星系的存在。十几个或几十个星系一起组成星系群。成百上千个星系则组成更高一级的星系组织——星系团。北冕星座是有一个包含着400个星系的星系团，离我们更远，光从那里照射到我们地球，需要整整7亿年之久。这样的一个个星系团共同组成了我们的总星系。人们都说“宇宙广阔无垠”，那么，宇宙究竟有多大呢？

　　牛顿的“箱子宇宙”

　　从哲学角度上说，宇宙不光在空间上是无限的，在时间上也是无限的。“天地四方曰宇，古往今来曰宙”。正因为宇宙在时间上和空间上的无限，才使得宇宙能够作为一个统一的整体而存在。德国大哲学家康德曾提出著名的时空悖论，强调人们关于宇宙有限与无限的理解必然存在着矛盾。古典力学创立者牛顿设想：宇宙像一个无边界的大箱子，无数恒星均匀地分布在这个既无限又空虚的箱子里，靠万有引力联系着。他的观点引出了有名的“光度怪论”（即“奥尔伯斯佯谬”）：如果宇宙真是无限的，恒星又是均匀地分布着，那么夜晚的天空将会变得无限明亮！

　　宇宙到底是什么样子

　　宇宙到底是什么样子？英国物理学家斯蒂芬·霍金的观点比较让人容易接受：宇宙有限而无界，只不过比地球多了几维。比如，我们的地球就是有限而无界的。在地球上，无论从南极走到北极，还是从北极走到南极，你始终不可能找到地球的边界，但你不能由此认为地球是无限的。实际上，我们都知道地球是有限的。

　　地球如此，宇宙亦是如此。怎么理解宇宙比地球多了几维呢？举例来说：一个小球沿地面滚动并掉进一个小洞中。在我们看来，小球是存在的，它还在洞里面，而对于一个假设的“二维”世界的动物来说，它得出的结论就会是：小球已经不存在了！它消失了。为什么会得出这样的结论呢？因为它生活在“二维”世界里，对“三维”世界是无法清楚认识的。同样的道理，我们人类生活在“三维”世界里，对于比我们多几维的宇宙，也是很难理解清楚的。

　　爱因斯坦的“有限宇宙球”

　　相对论大师爱因斯坦，于1917年提出了有限宇宙的模型，“把宇宙看作是一个在空间尺度方面有限闭合的连续区”，并从宇宙物质均匀分布的前提出发，在数学上建立一个前所未有的“无界而有限”、“有限而闭合”的“四维连续体”，即一个封闭的宇宙。根据爱因斯坦提供的“宇宙球”模型推想，在宇宙任意一点上发出的光，都将会沿着时空曲面在100亿年后返回它的出发点。人类目前的认识，实际上是把宇宙作为在时间上有起点，在空间上有限度的想像模型来对待的。

　　地球知识

　　地球是距太阳第三颗，也是第五大行星：

　　轨道半径：149600000千米

　　（离太阳1.00天文单位）

　　行星直径：12756.3千米

　　质量：5.9736e24千克

　　地球是唯一一个不是从希腊或罗马神话中得到的名字。Earth一词来自于古英语及日耳曼语。这里当然有许多其他语言的命名。在罗马神话中，地球女神叫Tellus-肥沃的土地（希腊语：Gaia，亥亚，大地母亲）直到16世纪哥白尼时代人们才明白地球只是一颗行星。

　　地球，当然不需要飞行器即可被观测，然而我们直到20世纪才有了整个行星的地图。在空间拍摄的地球照片有很高价值；它们大大帮助了气象预报及暴风雨跟踪预报。而且这些图片都非常漂亮！

　　地球由于不同的化学成分与地震性质被分为不同的岩层（深度——千米）：

　　0-40地壳

　　2700-2890D“layer-D”层

　　40-400Upper mantle-上地幔

　　2890-5150Outer core-外核

　　400-650Transition region-过渡区域

　　5150-6378Inner core-内核

　　650-2700Lower mantle-下地幔

　　地球生命的起源

　　关于地球生命的起源，有一种说法认为原始生命是原始地球上产生的。进化论学派生物学家认为，35亿年前岩石形成时期的一种单细胞细菌是人类的祖先。这种原始生物的构造也相当复杂：它拥有DNA和BNA两种基因，并由蛋白质、脂类和其他成分组成。人们怀疑在这种原始生物出现以前，另有一种构造更简单的生物存在。1953年，美国大学生唐来·米勒的实验证明，生命的单位氨基酸能从几种简单的化合物中得到，从而使生命的“地球产生说”几乎成了定论。但近15年的研究发现原始大气不是还原型的。米勒的实验很难合成生命的基本素材——氨基酸。所以，这一说法受到了质疑。

　　陨石与生命

　　另一些科学家认为生命来自星际空间，原因是在月球表面或火星的火山口，都可以找到不少有机合成物。早在19世纪初，人们已在陨石上找到了有机分子，它们是有机合成物诞生的重要因素，这种观点认为：地球生命来源于宇宙，陨石是载着生命种子的星际“飞船”，地球上最初的生命就是由陨石送来的。不过，持原始生命产生于地球本身观点的科学家们认为，这些星体上的有机物，迁居地球的机会绝无仅有，因为它们降落到地球时，产生的高温足以把整个海洋蒸干，令地球成为不毛之地，任何生物都无法在其上生存。

　　彗星与生命

　　彗星是一种很特殊的星体，与生命的起源可能有着重要的联系。彗星中含有很多气体和挥发成分，根据光谱分析，主要是C2、CN、C3，另外还有OH、NH、NH2、CH、Na、C、O等原子和原子团。这说明彗星中富含有机分子。许多科学家注意到了这个现象。也许，生命起源于彗星！1990年，科学家们对白垩纪——第三纪界线附近地层的有机尘埃作了这样的解释：一颗或几颗彗星掠过地球，留下的氨基酸形成了这种有机尘埃，并由此指出，在地球形成早期，彗星也可能以这种方式将有机物质像下小雨一样洒落在地球上——这就是地球上的生命之源。

　　黏土矿物与生命

　　黏土矿物这种地球上最常见的物质是最初的生命物质，这一说法已不再是西方的圣经故事和中国的神话传说，而是新的科学研究成果。黏土矿物是一种微小的晶体。科学家们发现，黏土矿物晶体中存在一种有趣的缺陷结构，这种结构可以保存相当多的信息，从而决定晶体生长的取向和结构。因此，对于诸如属于“低技术”的催化剂和膜等原始控制结构来说，这些无机晶体作为一种构造物质要比大的有机分子更为合适。