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宇宙运行科教视频记录

宇宙运行科教视频记录

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  • 视频数量:27讲
  • 所属分类:科学探索
  • 课程时长:16小时12分钟
  • 课程人气:1759

宇宙运行科教视频记录的相关介绍

    浩瀚夜空中,闪烁着的与若隐若现的星星美丽而又神秘,从古典时代的神圣的游星演化到科学时代的实在的实体,人们对行星的认识是随着历史在不停地进化,而概念已经不仅延伸到太阳系,而且还到达了其他太阳系外系统。

      从远古时代起,五个肉眼可见的经典行星就已经被人们熟知,他们对神学、宗教宇宙学和古代天文学都有重要的影响。在古代,天文学家记录了一些特定的光点是相对于其他星星如何移动跨越天空。古希腊人把这些光点叫做“πλάνητες ἀστέρες”(即planetes asteres,游星)或简单的称为“πλανήτοι”(planētoi,漫游者),今天的英文名称行星(planet)就是由此演化出来的。在古代希腊、中国、巴比伦和实际上所有前现代文明中,是人们几乎普遍的相信,地球是宇宙的中心,并且所有的“行星”都围绕着地球旋转。会有这种认识的原因是,人们每天都看到星星围绕着地球旋转,而且看起来好像是常识的认为,地球是坚实且稳定的,应该是静止的而不是会移动的。

      行星是如何形成的呢?在一个恒星边上,可能吸收了比较多的宇宙灰尘聚集,拿太阳举例:太阳大约在40亿年前,就吸收很多灰尘,灰尘之间互相碰撞,粘到一起。长期以来,出现了大量的行星胚叫做星子,当时至少有几十亿的星子围绕太阳运动。星子之间作用规律是:两个星子如果大小差距悬殊,并且彼此的速度不大,碰撞以后,小星子就会被大星子吸引而被吃掉。这样,大的星子越来越大。如果两个星子大小差不多,彼此速度很大,他们碰撞后就会破裂,形成许多小块,而后,这些小块又陆续被大星子吃掉。这样,星子越来越少。大行星就是当时比较大的星子,无数小行星就是当时互相吞并时期没有被吃的幸运儿。

      过去说法是:在太阳系形成初期,99%以上的物质向中心聚合成为太阳,周围还有部分散在的物质碎片围绕着太阳旋转,经过很长一段时间的碰撞和引力作用,散在的碎片逐渐聚合成了九大行星,但那时的地球只是一团混沌的物质,又经过了几十万年,物质逐渐冷却凝固,形成了地球的初步形态,再经过几十万年,由于地球的引力作用,由地球内部化学反应所产生的气体喷出后被保存在地球周围,形成了大气层,并由氢气和氧气化合成了水,再然后经过太阳的能量辐射,地球本身的电场、磁场作用和适宜的生存环境,由水中产生了有机物,也就是一切生命的祖先……

      有研究认为:行星是从黑洞中产生的。

      并为此找到了确凿的证据:银河系中央的小型黑洞能够超速“喷射”行星。在此之前,科学家认为只有特大质量黑洞才能以超速喷射行星。行星研究人员称,实际上小型黑洞要比特大质量黑洞喷射更多数量的行星。1988年,美国洛斯·阿拉莫斯国家实验室物理学者杰克---希尔斯预言,银河系中央的特大质量黑洞能破坏双子行星平衡,束缚一颗行星,并以超高速将另一颗行星喷射出银河系。自2004年以来,天文学家共发现9颗被特大质量黑洞高速排斥的行星,他们推测这种特大质量黑洞的质量是太阳的360万倍。然而,美国哈佛--史密森天文物理中心赖安---奥利里和阿维---利奥伯从事的研究表明,银河系中央许多小型黑洞喷射出大量行星。

      这些小型黑洞的质量大约只有太阳的10倍,一些研究认为银河系中央至少有25000个小型黑洞围绕在特大质量黑洞附近。当某些小型黑洞将行星喷射出银河系时,它们会进一步地靠近特大质量黑洞。利奥伯说,“小型黑洞比特大质量黑洞排斥喷射行星的速度更快!研究被喷射行星的轨迹和速度将有助于天文学家测定多少黑洞会喷射行星以及它们是如何排斥喷射行星的。”同时,他们也承认开展此项研究是很不容易的,现有的太空望远镜无法观测到银河系中央特大质量黑洞区域,该区域浓缩存在着许多小型黑洞。

      研究人员推测,被特大质量喷射的行星速度达到709公里/秒,它们在银河系引力束缚下速度可能会更慢,估计这些行星被喷射时的初始速度达到1200公里/秒。然而,被小型黑洞喷射的行星速度要更快,行星在小型黑洞的排斥作用下可达到2000公里/秒速度脱离银河系。

      就在行星的新定义公布后不久,12名天文学家联名在英国《自然》杂志网络版公开发表了《抗议冥王星降级请愿书》,严重质疑数百位天文学家通过投票表决的方式让冥王星离开“行星宝座”的做法。按照新的行星定义的第三条来要求,地球可能也会被开除。

      12位天文学家在《自然》网络版发表《抗议冥王星降级请愿书》

      2006年8月31日,12名天文学家联名在英国《自然》杂志网络版公开发表了《抗议冥王星降级请愿书》,严重质疑数百位天文学家通过投票表决的方式让冥王星离开“行星宝座”的做法。天文学家们还表示,第26届国际天文学联合会上对新的行星的定义也不完全准确。

      据称,投票天文学家只占全球天文学家5%,有专家称“这是个草率的决议”。

      据了解,第26届国际天文学联合会会期为10天,很多专家由于经费问题,没有等到最后投票的时刻已经先行离开,实际参加冥王星地位表决的专家只有几百人,这样的投票规模遭到了联名情愿的天文学家的质疑。在请愿书中,这些科学家指出,参加布拉格会议投票的天文学家仅仅占全球天文学家的不足百分之五。这样的比例作出这样重大的决定实在缺乏说服力。

      这12名签名的天文学家包括美国宇航局“新地平线号”负责人阿兰·斯登、美国行星科学学院的马克·塞克斯等等。他们还在请愿书倡议反对冥王星降级的天文学家继续签名。阿兰·斯登在接受媒体采访时说:“对该问题的争论不会因24号得决议停止。因为有来自75个国家2500多位的国际天文学会,只有 300人参与了投票。这是个草率的决议,是糟糕的科学。一切都没有结束。”

      刚刚参加完此次会议回国的北京天文馆馆长朱进博士向本报记者介绍说,这次国际天文学联合会的一项很重要的决定,就是把行星和太阳系的其他天体分为三个不同的类别来定义。

      行星的定义有三个要求:一是位于围绕太阳的轨道上;二是有足够大的质量使其表面达到流体静力平衡的形状(近于球形);最后是已经清空了其轨道附近的区域。符合这些要求的也只有1900年前发现的8个行星。

      相对于表决程序上的欠妥,参加请愿的科学家最不能接受的正是新的行星定义。

      对于行星定义的第二条,请愿的天文学家认为,新的定义运用的是动力学而不是物质本身的特性,这种特性是决定能否成为一颗行星的必要条件。而且这个结果将影响到天文学其他体系的定义,比如恒星、星系、星云甚至小行星。因为在这些体系的定义中,动力学并不是决定性因素。

      按照新的行星定义的第三条来要求,地球可能也会被开除。

      这些天文学家指出,如果按照新定义的第三条,那么像是地球、木星这样的行星也不符合定义,也要被“开除”。新的定义第三条说,行星要有足够引力以清空其轨道附近的区域。如果按照这样的定义,地球、土星、木星它们的轨道之间都有很多的小行星,这样它们就不能被认为是“清空轨道附近区域”。

      除这些签名的天文学家外,参加表决会议的威廉斯大学天文学家杰·帕萨克弗也仍然坚持冥王星是一颗行星。他说:“这次会议的精神在于对未来科学发现和行为的规范,但不应是对过去的否定。”

      洛威尔天文台主任米李斯也表示,他希望的是增加新的行星,而不是排除冥王星。

      至今为止在太阳系内一共已经发现了约70万颗小行星,但这可能仅是所有小行星中的一小部分,只有少数这些小行星的直径大于100千米。到1990年代为止最大的小行星是谷神星,但近年在柯伊伯带(Kuiper Belt)内发现的一些小行星的直径比谷神星要大,比如2000年发现的伐楼那(Varuna)的直径为900千米,2002年发现的夸欧尔(Quaoar)直径为1280千米,2004年发现的2004 DW的直径甚至达1800千米。2003年发现的塞德娜(小行星90377)位于柯伊伯带以外,其直径约为1500千米。

      根据估计,小行星的数目大概可能会有50万。最大的小行星直径也只有1000 公里左右,微型小行星则只有鹅卵石一般大小。

      直径超过 240 公里的小行星约有 16 个。它们都位于地球轨道内侧到土星的轨道外侧的太空中。而绝大多数的小行星都集中在火星与木星轨道之间的小行星带。其中一些小行星的运行轨道与地球轨道相交,曾有某些小行星与地球发生过碰撞。

      小行星是太阳系形成后的物质残余。有一种推测认为,它们可能是一颗神秘行星的残骸,这颗行星在远古时代遭遇了一次巨大的宇宙碰撞而被摧毁。但从这些小行星的特征来看,它们并不像是曾经集结在一起。如果将所有的小行星加在一起组成一个单一的天体,那它的直径只有不到 1500 公里——比月球的半径还小。

      彗星:除了离太阳很远时以外,彗星的长长的明亮稀疏的彗尾,在过去给人们这样的印象,即认为彗星很靠近地球,甚至就在我们的大气范围之内。1577年第谷指出当从地球上不同地点观察时,彗星并没有显出方位不同:因此他正确地得出它们必定很远的结论。彗星属于太阳系 小天体。每当彗星接近太阳时,它的亮度迅速地增强。对离太阳相当远的彗星的观察表明它们沿着被高度拉长的椭圆运动,而且太阳是在这椭圆的一个焦点上,与开普勒第一定律一致。彗星大部分的时间运行在离太阳很远的地方,在那里它们是看不见的。只有当它们接近太阳时才能见到。大约有40颗彗星公转周期相当短(小于100年),因此它们作为同一颗天体会相继出现。

      历史上第一个被观测到相继出现的同一天体是哈雷彗星,牛顿的朋友和捐助人哈雷(1656一1742年)在1705年认识到它是周期性的。它的周期是76年。历史记录表明自从公元前240年也可能自公元前466年来,它每次通过太阳时都被观测到了。它一次是在1986年通过的。离太阳很远时彗星的亮度很低,而且它的光谱单纯是反射阳光的光谱。当彗星进入离太阳8个天文单位以内时,它的亮度开始迅速增长并且光谱急剧地变化。科学家看到若干属于已知分子的明亮谱线。发生这种变化是因为组成彗星的固体物质(彗核)突然变热到足以蒸发并以叫做彗发的气体云包围彗核。太阳的紫外光引起这种气体发光。彗发的直径通常约为105千米,但彗尾常常很长,达108千米或1天文单位。

      科学家估计一般接近太阳距离只有几个天文单位的彗星将在几千年内瓦解。公元1066年,诺曼人入侵英国前夕,正逢哈雷彗星回归。当时,人们怀有复杂的心情,注视着夜空中这颗拖着长尾巴的古怪天体,认为是上帝给予的一种战争警告和预示。后来,诺曼人征服了英国,诺曼统帅的妻子把当时哈雷彗星回归的景象绣在一块挂毯上以示纪念。中国民间把彗星贬称为“扫帚星”、“灾星”。像这种把彗星的出现和人间的战争、饥荒、洪水、瘟疫等灾难联系在一起的事情,在中外历史上有很多。彗星是在扁长轨道(极少数在近圆轨道)上绕太阳运行的一种质量较小的云雾状小天体。