1979年3月,当“旅行者号”飞船飞越“木卫2”上空时,我们曾非常惊奇地注意到,“木卫2”具有奇特的与众不同的外貌,分布着许许多多纵横交叉的条纹,犹如一大堆乱麻。经分析,这些条纹应是“木卫2”冰壳上的裂缝,其中有些裂缝的宽度可能达数十千米,长达上千千米,深为100~200米。更有意义的是,我们还注意到,这种像乱麻一般交叉的裂缝具有褐色的基调,与其周围颜色浅得多的部分相比,显得轮廓分明。对这种褐色物质所作的光谱分析表明,它们很可能是有机聚合物。据此,科学家推测当“木卫2”从原始星云中形成时,可能也和地球等天体一样,聚集有一些来自原始星云的甲烷和氨。以后,这些气体可能在内热的作用下不断地释放出来,当其渗透到表面时,便会在太阳紫外线辐射和来自木星的带电粒子的激发下,合成为有机物。尽管同样的辐射也会摧毁这些有机物,但液体水却能保持它们,促使它们进一步水解,复合形成氨基酸,为生命的形成提供了条件。
来自地球的一项发现也启迪着我们的思想。那就是在南极的干谷,有一些常年冰封的湖泊。极地微弱的阳光在透过卜部厚厚的冰层以后,到达湖底已是微乎其微。然而,当我们潜入这冰冷的、幽暗的湖底时,却意外地发现那里生活着一大片蓝绿藻。它们就靠这微弱的阳光生活。“木卫2”尽管离太阳比地球远得多,温度低、阳光弱,但并不比南极冰湖下的环境更差。而且由于自转和公转的偶合关系,它有长达60小时的白昼。因此在一些冰裂缝刚刚破裂开来的地方,其水体有可能接受到较充足的阳光,从而使生命有可能在那里繁殖存在。一直到5—10年后,当裂缝重新为厚厚的冰层所覆盖时,生命也就暂时地潜伏起来,等待另一次机会。
当然,以上所述还只是一些推测,要证实这一猜想,需要有一个能潜入“木卫2”冰壳下的太空潜水装置。
金星
不仅是上述三个天体,就是对金星、木星、“木卫1”,甚至我们的月球,是否就没有任何生命形态,也没有完全排除怀疑。
金星以其表面具有高达400℃以上的温度,而一直被我们认为是不适宜生命生存的。可是,1977年以来,科学家在调查洋底的地壳裂缝时,却发现在一些摄氏二三百度,甚至更高温度的海底喷泉旁,生活着许多可耐高温的生物。这使我们认识到,生命对环境的适应能力远比我们想象的大许多。因此,我们不能保证金星对生命来说就是绝对的禁区。何况,即使金星地面没有生命,也不能肯定排除在它的大气层里和温度适宜的地方,就没有漂浮着一些含微生物的云层。
木星
木星是一个主要由氢和氦组成的天体。理论分析表明,它的云层厚约730千米,下面是厚约2.4万千米的液态分子氢组成的木星慢,然后才是一个可能由硅和铁组成的石质木星核。木星距太阳较远,理论计算表明,其云层顶部的表面温度应在-168℃左右,但实测的结果,比理论值高出20℃至30℃。这表明它有来自内部的热量。因此可以算出,在云层底部,温度可达5500℃。
1979年“旅行者号”飞船飞临木星上空所作的光谱分析表明,在木星大气中除了氢、氦、甲烷和水外,还可能有乙炔、乙烷、硫化铵、硫化氢铵、磷化氢等各种有机或无机聚合物。科学家还发现木星上不时发生闪电。这使我们推测出,在木星的大气层里完全有可能合成复杂的有机物,甚至出现生命。一些研究者认为,由于木星大气存在着垂直湍流运动,来自云层低部的高温、高压气流会对生命造成毁灭性的破坏。
新发现的两颗行星
1996年1月21日美国天文学家宣布,在距地球约35光年处,有两颗可能含有水分和其他形成生命所需物质的行星。一颗环绕处女星座中的处女座70号恒星运行,另一颗环绕北斗七星中的大熊星座47号恒星运行。这两颗恒星都可以从地球上用肉眼看到。
处女座70号恒星与太阳非常类似,只是温度低了华氏几百度(1F=0.555556℃),可能比太阳老30亿年。一颗质量九倍于木星的行星沿着椭圆形轨道围绕这颗恒星运行,每116天运转一周。根据吸收日光和热辐射的标准公式,研究人员断定这颗行星表面温度约为103℃。旧金山大学天文学家马西教授说:“这种温度低得足以让各种分子存在,从二氧化碳到复杂的有机分子。”
北斗七星中的那颗行星在质量上约为木星的3倍,与其恒星的距离约为地球与太阳距离的两倍,每1100天运转一周,其表面温度估计在-62℃。天文学家说,这颗行星的大气层下应该有个地带,其温度可以维持液态水的存在,而且有能够与水发生作用的有机分子。
科学家说,与木星一样,这两颗新发现的行星都是由气体组成的巨大星体,没有坚硬的表面,但可能有极厚的大气层。要了解在这种环境下有无生命存在的可能,还需生物学家做进一步的研究。
寻觅宇宙知音的唱片
茫茫宇宙,无边无际,一个千古之谜萦绕着人心:宇宙中是否有比地球更文明的星球及生命?
悠悠远古,人类曾用丰富的想象编织着种种神话描述着地球外的文明。斗转星移,现在我们已经能用高技术手段试探着与地球外的“文明”进行联络。
美国太空飞船“旅行者二号”于1989年完成对海王星的考察任务后,开始飞离太阳系,进入无穷无尽的宇宙空间。这只飞船还有最后一项任务——将我们地球的信息介绍给可能遇到的“外星人”。
飞船里有一张铜制镀金的唱片,配有金钢钻的唱针。唱片和唱针安放在一只铝盒内,盒盖上刻着用科学图形表达的使用说明。科学家希望飞船在茫茫无期的旅途中有幸为宇宙中的智能生物所截获。那么,这些外星人就能从唱片中了解地球,甚至进一步与地球人类建立联系。
为了写好这封人类从地球上发出的第一封信,由天文学家卡尔·撒根、艺术家林达·苏尔兹曼、音乐家费·利斯和社会活动家安·德鲁杨组成的四人小组,负责确定这张可以播放两小时的唱片的内容。
第一组,内容约为18分钟。先是当时任职的美国总统卡特的问候语和联合国秘书长瓦尔德海姆的致意词,接着就是地球上60种语言的“问好”,包括中国的普通话和潮州话。要是外星人能听懂其中的一种,就不枉此举了。最后录上了座头鲸的歌唱声,动物学家公认它是动物中的歌星。
第二组,仅用12分钟就表述了地球45亿年的历史,真是长话短说。唱片模拟地球围绕太阳运行的旋转声、地壳隆起的轰鸣声、滂沱大雨声、泊泊流水声、凛冽寒风呼叫声、风吹树叶沙沙声,最后人类出现,心跳声、肌肉收缩声、饥肠辘辘声,还有代表人类科技水平的“噪声”,像机器运转、飞机轰鸣、汽车疾驰、仪表嘀嗒等。
第三组,选用了能代表地球上丰富多彩的文化的27首乐曲,足足占用了90分钟。音乐是全人类的共同语言,相信外星人也能理解。巴赫的《布拉登堡第二协奏曲》的第一乐章为开始曲,大家认为这个乐章的欢乐情绪极适合问候。尽管有人反对,还是选了爵士音乐始祖丘克·贝利的《约翰B,再见》,而《新几内亚人的房子》被认为是最古老的音乐之一。还有小夜曲《黑沉沉的夜》,是吉他弹奏,从头到尾没有一句歌词。其中有一首古琴独奏《流水》,推荐者认为这是“人类意识与宇宙共鸣的冥想曲”,最能代表中国古老悠久的文化。压轴的是贝多芬第十三降B调弦乐四重奏的第五乐章。四人小组相信,这首优美的抒情乐曲表达了人类的痛苦和希望,涵义深远,高深莫测,最值得让外星人去冥思苦想。
这张唱片经过特殊处理,保证有10亿年的“使用期”。飞船能否被宇宙中的智能生物所发现,能否对唱片感兴趣,只能听“天”由命了。
此外,美国在1974年11月16日,曾用“阿雷西博”305米球面射电望远镜及功率极大的发射机,向武仙星座球状星团方向发出了几组载有地球人类社会信息的二进制编码调频无线电波。现在,上百具射电望远镜每天指向太空,除了研究宇宙中变化多端的现象外,还期待收到地球外文明的“回电”。从哲学上讲,地球外的文明是会存在的。
天文观测入门
天文望远镜是人眼的延伸,对天文爱好者来说,了解天文望远镜的光学系统和主要光学性能,熟练掌握使用望远镜观测天体,是非常必要的学习步骤。近年来,我国天文普及工作比较活跃,在1985~1986年观测“哈雷彗星”的热潮中,各地科技辅导站或中小学校购买了1:3径120毫米或150毫米等不同型号的天文望远镜,由此为我国天文普及事业增添了新的活力。这里我们主要介绍中国科学院南京天文仪器厂生产的“120”型望远镜的使用。
“120”型望远镜的主要性能
南京天文仪器厂生产的普及型望远镜,它属于折反射型赤道式望远镜,其光学系统属于马克苏托夫一卡塞格林系统,是在马克苏托夫望远镜的基础上,增加副镜反射镜而成的,为便于观察,在光路中增加了一块直角棱镜。由于光学系统的像差得到补偿和消除,故成像质量较好。当无直角棱镜时,物体成倒像,由于棱镜的镜像作用,物体成正镜像。
“120”型望远镜的主要光学性能:
有效口径D=120mm
物镜焦距F=1500mm
理论分辨角0=1.2″
目视极限星等mv(v下标):12″m
放大率G:37.5×、60×、100×、200×
对应机场2ω:50′、36′、20′、10′
寻星镜有效口径D=35mm,物镜焦距F=175mm,放大率为7倍,视场为5.2°。
“120”型望远镜具有4个目镜,安装在同一转鼓上,目镜外形尺寸越小者,其对应的放大率(G)越大。而且4个目镜是齐焦的,因此目镜转换后,成像仍然清晰。目镜转换装置中有一个三角指标,只有对准三角指标的那个目镜才能看见影像。
这种望远镜的主要附件有:(1)照相机卡圈。照相时把转换目镜取下,换上照相机卡圈,然后把取下镜头的照相机机身装在卡因上,即以望远镜的物镜取代了照相机的镜头。(2)投影镜筒、投影屏和投影杆。供太阳投影观测时使用。(3)中性滤光片。供日食摄影或目视观测太阳时使用。必须注意的是,观测太阳时必须加上滤光片,否则会烧坏眼睛导致失明。
望远镜的组装与调整
平时不使用望远镜时,望远镜各主要部件分装在箱子内。下面简介“120”型望远镜的安装与调整。主镜商安装在叉臂内,可绕赤纬轴旋转,叉臂端部的刻度盘可给出望远镜所指天体的赤纬数值。叉臂装在转盘组内,可绕极轴旋转,由转盘组表面的刻度盘给出望远镜所指天体的时角数值。主镜筒、叉臂和转盘组三者是相连的。转盘组下部有一圆锥孔,使用时要将其套在立柱顶端的锥轴上。赤纬轴和极轴上都装有一套止动和微动螺旋,用来控制和调整主镜筒和叉臂的转动。
使用望远镜时,要将赤纬轴和极轴的止动螺旋锁紧,左手握住叉臂近底部处,右手托住转盘组,使叉臂靠在左手臂上,其倾斜角度约等于当地纬度并指向北方;然后把转盘的锥孔套在底座立柱顶端的锥轴上。操作过程中必须轻、慢、准确,避免发生磕碰。这种带有跟踪装置的望远镜,转仪钟安装在转盘组内,由一个小电机和一组蜗轮、蜗杆所组成,使用5节一号电池供电。电池装于底座的立柱下。使用时将电线的一端插入转盘下部的插座孔内,另一端插入底座立柱上任一插孔即可。
各部件安装完毕之后便着手调整望远镜。首先要整平底座圆盘。放好底座上三个调节螺旋的方位;转动东西向两个螺旋,转动时两螺旋同时相向或反向,使气泡位于南北方向;然后再转动另一螺旋,使气泡完全居中为止。
其次调整极轴。望远镜的极轴应和无轴平行,极轴的地平倾角应等于观测地点的地理纬度,且位于子午面内。这种调整工作分以下几个步骤进行。
(1)粗调极轴高度。先松开纬度螺旋,将望远镜放在赤纬90°,时角12h(h下标)的位置上锁定极铀和赤纬轴;转动转盘组,使望远镜对准北极星,然后固定纬度螺旋即可。如果发现极轴高度和当地纬度相差很大时,应该松开纬度螺旋进行调整。事实上,通常在望远镜出厂时,厂方已根据用户所在地理纬度固定了极轴。当需要对暗弱天体(如彗星)作较长时间踉踪观测或摄影时,应对极轴作精确调整。
(2)精调极轴方位。把望远镜置于子午面(时角0h(h下标)内,锁定极轴;在南方赤道附近找到~颗恒星,使其位于目镜横丝上,锁定赤纬轴,观察它在机场内的移动。图一中a表明极轴已在子午面内,其方位不需调整:b表明极轴略偏东,应将极轴北端向西稍转:c表明极轴略偏西,应将极轴北端向东稍转。如此经过反复调整之后,以达到图一(略)中a情况为止。
(3)精调极轴高度。置望远镜于18h(h下标)的时圈内,望远镜指向东。对准某颗恒星使其位于目镜横丝上,固定望远镜不动,这时视场内恒星的移动可分为a、b、c三种情况(图二(略))。a表明已调好极轴高度,b表明应抬高极轴高度,c表明应降低极轴高度。若极轴高度相差较大时,应松开纬度螺旋加以调整;如极轴高度相差甚小时,可转动底座上的朝北螺旋进行调整。经反复调整后以达到a情况时为止。当望远镜位于6h(h下标)时圈内指向西时,b、C两种情况相反。
最后调整寻星镜光轴与主镜光轴平行。寻星镜的光轴必须与主镜光轴平行,这样才能使星像同时位于寻星镜和主镜的视场中央。虽说仪器在出厂前厂方已将两个光轴调整成平行的,但在使用时应检查一下,如发现两光轴不平行,可将望远镜对准远方某一目标,调整寻星镜支架的螺丝,使两光轴平行。
使用望远镜观察天体
“120”型望远镜重量轻、体积小,使用方便,可以用于观测月球、太阳、日月食、行星、彗星、恒星、星云、星团等,同时还可对上述天体进行艺术摄影。用该镜观察天体的方法步骤是:
首先借助寻星镜寻找目标天体。(1)松开极轴和赤纬轴的固定螺旋,将望远镜指向所要观察的星体的大致方向上。(2)从寻星镜中找到所要观察的天体,当星像进入寻星镜视场时,锁定极轴和赤纬轴的固定螺旋。(3)转动极轴和赤纬轴的微动螺旋,使星像位于寻星镜的视场中心。之后,在主镜中就能看到所要观察的目标天体了。(4)调目镜,使星像清晰即可进行观察。
观测行星
包括我们的地球在内,已发现的太阳系大行星共有9颗,即:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。其中比较容易看到的有5颗,它们是水星、金星、火星、木星和土星,其余3颗离我们比较远,观测起来有一定的困难。火星和木星轨道之间存在着许多小行星,我们能看到的至多只是个别几颗比较亮的。