书城科普读物科学文库——目击天文奇观
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第10章 掩星

掩星是一种天文现象,指一个天体在另一个天体与观测者之间通过而产生的遮蔽现象。一般而言,掩蔽者较被掩者的视面积要大(若相反者则称为“凌”Transits,如金星凌日,“凌”有以小欺大的意思)。但亦有天文爱好者认为日食也是月掩星的一种。

当月亮运行到地球和太阳之间,同时三者又恰好在一条视线上,从地球上看去,月亮遮住了太阳,于是发生了日食。同样的道理,当月亮遮住的天体是遥远的星星时,这种天象就叫月掩星。

月球在围绕地球运行期间,经常会掩蔽背景的恒星。由于月球没有大气,恒星的视面积又非常微小,因此,被掩恒星会近乎一瞬间地消失或重现于月面边缘。大多数观测者都会选择在月球暗面边缘发生的掩星现象来观测,因为月球的光芒不会影响观测与计时。

由于月球轨道倾斜于黄道,任何黄经小于6.5°的恒星皆有机会被掩,这些恒星中有4颗属于1等星,包括轩辕十四、角宿一、心宿二及毕宿五。

在掩带边缘(称为南限或北限)数千米的地区,当月球不规则的边缘掠过恒星的时候,观测者会看见恒星数度消失及重现,称为掠掩。由于观测掠掩能间接得出月面边缘的准确地形,因此比一般月掩星更具科学价值,现象本身亦更具可观性。

赤道仪

天文学家(更多是业余天文爱好者)会对月掩星现象准确计时,精度达至几分之一秒的观测较有科学价值,尤其是可以用来增加月球地形的测量精度。对月掩星作光度测量更可以发现一些难以用望远镜分解的密近双星。此外,由于早期射电望远镜的空间分辨率不足,天文学家亦需要仰赖月掩射电源来求出射电源的准确位置。

从地球观看,一年总会发生好几次月掩行星的现象。由于行星具有一定的视面积,因此掩带旁边的地区可见行星一部分被月球缓缓遮蔽。

掩星附近星图略图

如果以角度来测量,月亮是个直径约半度的天体,在天上自西向东运动,平均以每天13度的速率在星空穿行,用27天多的时间周天一圈。一个这么大的圆盘,掩遮背景上星星是经常有的现象。如果月亮是个有大气圈的天体,当月掩星之前,将要被掩的星星的亮度会逐渐减弱,接着再消失在亮东边缘;过一会儿,被掩的星隐约从西边边缘探出头来,一点点变亮,当月亮向东远去厚,星星才复原。然而,早在几百年前,天文学家用望远镜观测月掩星时就已发现被掩的星是瞬息即逝地立即消失,而后又干净利落地复现。从那时起人们已知道,月亮上没有大气。这是月掩星现象对人类认识宇宙的一个贡献。

观测掩星

为什么月掩星到今天仍是天文学家的研究课题,又是天文爱好者的观测对象呢?总的来说,人类对月亮的运动规律已有了很好的了解:月亮在与地球的相互引力作用下,绕地球公转。然而,月亮在天上的视轨迹却是一幅十分复杂的图像,时快时慢,左摇右摆。难怪前人要用“月躔”一词来形容月亮的古怪轨迹了!造成这一事实的原因,除了太阳和行星都对月亮施加引力影响外,地球和月亮本身结构并不是那么简单而均匀的,也是一个重要原因。所以,仔细地观测月掩星,精确地记录掩星从开始(称为掩始)到结束(称为掩终)的时刻和方位,对比理论计算和实测的差异,找出根源所在,就能够进一步改善月亮运动理论和地球物质分布理论。

蟹状星云

月亮还遮掩它的视轨道附近的射电源、红外源和X射线源。20世纪50年代,正是根据月掩金牛座强射电源的实测,才成功地指出,这是公元1054年超新星——蟹状星云辐射出的光源的遗迹。

蟹状星云位于金牛座,距离我们大约6500光年,大小约为127光年,亮度是8.5星等,肉眼看不见。对蟹状星云最早的记录出自英国的一个天文爱好者(1731年)。1771年法国天文学家梅西耶在制作著名的“星云星团(M)表”时,把第一号的位置留给了蟹状星云,编号为M1。

1892年美国天文学家拍下了蟹状星云的第一张照片,30年后天文学家在对比蟹状星云以往的照片时,发现它在不断扩张,速度高达1100千米/秒,于是人们便对蟹状星云的起源发生了兴趣。由于蟹状星云扩张的速度非常快,于是天文学家便根据这一速度反过来推算它形成的时间,结果得出一个结论:在900多年前,蟹状星云很可能只有一颗恒星的大小。因此1928年美国天文学家哈勃首次把它与超新星拉上了关系,认为蟹状星云是公元1054年超新星爆发后留下的遗迹。

那么能不能找到1054年超新星爆发的记录呢?在西方的史料中,没有找到相关的任何记录,但在中国的史料中,却找到了很多有关1054年曾有过超新星剧烈爆发的珍贵记录资料。《宋史·天文志》载:“至和元年五月己丑(1054年7月4日),(客)出天关,柄可数寸,岁余稍没。”《宋会要缉稿》中则载:“晨出东方,守天关,昼见如太白,茫角四出,色亦白,凡见二十三日。”根据中国的史料记载可知:1054年7月4日,在金牛座突然出现了一颗非常明亮的星星,最亮时亮度超过-5星等,白天也可见,一直持续到1056年4月6日才从肉眼中消失,历时643日。

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谁能说一说贝利珠是怎么形成的?

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日全食开始或结束时,在日月边缘相切处呈现的亮斑。有如戒指上镶嵌的珍珠或宝石。持续时间极短,一般只几秒钟,由英国天文学家贝利首先作出科学解释,故名。其成因是,月球表面凹凸不平,阳光通过月面山谷首先发射出来,在天空形成光彩夺目的珍珠般亮点。

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什么是黄道?

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黄道的严格定义是:地月系质心绕太阳公转的瞬时平均轨道平面与天球相交的大圆。黄道是天球上黄道坐标系的基圈。

长蛇座是全天88个星座中最长、面积最大的星座。在春季的夜空中,它蜿蜒于巨蟹、狮子、室女、天秤等星座以南,横跨全天四分之一。

长蛇座虽然很长,却没有耀眼的亮逞。座内除了一颗红色的二等亮星(即长蛇α星,我国叫“星缩一”)以外,其余的星都很暗,因此,长蛇座不太引人注目。在巨蟹座以南,狮子座α星轩辕十四的右下方,有5颗三等星和四等星组成一个小圆圈,这就是长蛇抬起的头部。位于轩辕十四西南面的星宿一,相当于长蛇的心脏。星宿一的四周没有其他亮星,因此阿拉伯人称它为“孤独者”。

星宿一比轩辕十四迟半小时在东方升起,比轩辕十四早两个半小时西沉消失。星宿一和许多暗星组成的轮廓象征长蛇的躯体,向东南回游于狮子座和室女座的下方,尾部抵达天秤座。

在古代希腊的神话故事中,长蛇座是水蛇精许德拉的化身。传说许德拉有9个头,能从9张口中吐出毒气,危害人畜。如果斩掉它的一个头,立刻会生出两个头,比以前更加凶猛。盖世英雄海格立斯在消灭了狮子精以后,又带着他的侄儿伊俄拉俄斯同去寻找水蛇精,为民除害。海格立斯每斩掉水蛇精的一个头,他的侄儿就立即用火烧其伤口,使蛇头长不出来。这样,他们终于消灭了水蛇精。为了纪念海格立斯的功绩,天神宙斯便把海格立斯消灭的水蛇精升到天上,列为长蛇座。

在长蛇座的“背上”,巨爵座和它很巧妙地连接在一起,好像故意将一个大钵放在长蛇身上似的。在长蛇向东伸展的尾巴上有一只乌鸦(乌鸦座),乌鸦正在不断地用嘴啄着它。