书城科普读物破译奥秘大世界丛书:破译神奇天文之谜
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第21章 太阳系之谜(18)

“钱德拉”本身发射重量为5.655吨,加上重近14吨的火箭和2.4吨的机载支持设备及其它重量,总共重量达22.055吨。而哥伦比亚号携货最大荷载为22.753吨,二者重量相差无几。

此外,从体积和占用位置来说,“钱德拉”望远镜自身长度为11.8米,连接上火箭后共长达17.3米,而哥伦比亚号航天飞机的货舱长度为18.4米,其中还要留出宇航局设定的1.2米的隔离区,“钱德拉”望远镜甚至已伸到了隔离区中一小段。

这就是说,哥伦比亚号在十分宝贵的有效范围内作了最大的让步,用哥伦比亚号发射“钱德拉”望远镜已经是竭尽全力了。这种情况在航天飞机的发射中极为少见。

耗资15.5亿美元的“钱德拉”是如何发射的

“钱德拉”从90年代初开始设计,原定的轨道为近地轨道,后改为椭圆轨道,并确定近地点为1万千米,远地点14万千米。新轨道每运行1周需要64小时,有80%以上的时间不会像在地球上那样引起失真,因此大大地提高了“钱德拉”望远镜的观测效率,但同时也使得其耗资巨大,共耗资达15.5亿美元。

“钱德拉”要发射入轨,需要使用3种运载系统依次在3个阶段上工作方可完成。3种运载系统即航天飞机、惯性上面级火箭和一体化推进系统第三级,其中第三级是与望远镜为一体的。

发射“钱德拉”望远镜的预定程序是,它先由哥伦比亚号航天飞机运载进入一条近地轨道,随即被释放于太空;然后,惯性上面级火箭点火工作,将其远地点抬高到约6万千米的位置;第三级此后将两次在远地点上启动工作,把远地点提升到14万千米的高度。“钱德拉”轨道倾角为285度,当望远镜进入这样一条大椭圆轨道运行之后,即标志着发射任务圆满完成了。

“钱德拉”可用来寻找暗物质,确定宇宙年龄。检验星球演变和超新星爆炸理论

“钱德拉”与它的前任高能天文观测台相比,灵敏度提高了100倍。它不仅分辨率高,而且集光能力强,成像能量范围广,能精确地把光谱分解成不同的能量成份。

就像哈勃望远镜使地基可见光观测前进了一大步一样,“钱德拉”望远镜使天基X观测技术迈上了一个新台阶。它利用100—10000电子伏特的低X射线能,拍摄超清晰图像,并获得高分辨率的光谱。它得到的数据资料将用于制作所观测天体的照片图形,提供X射线频谱信息,揭示天体的温度、密度和成份等特征奥秘。

“钱德拉”还有一个最主要的任务——即用X射线辨认黑洞。由于黑洞连光都无法逃脱,因此采用X射线源来辨认是一个重要途径。落向黑洞的气体,在到达不可见黑洞之前,会围绕着黑洞在轨道上旋转形成气盘。气盘中相邻各层之间的气体因剧烈的摩擦而生热,最终导致发射x射线。可以说,X射线是气体进人黑洞前的最后踪迹。科学家们对X射线进行质量考察,如果其质量超过太阳的2倍,那即意味着有黑洞存在。

美丽的行星联珠奇观

“行星联珠”这几年成了人们关心的话题。“行星联珠”究竟是怎么回事呢?它会不会在地球上引发灾难呢?研究“行星联珠”对人类有何意义……

一则让人胆颤心惊的预言

1974年,有一则预言震惊了世界。美国两位学者在他们命名为《木星效应》的著作中说:1982年前后,美国加利福尼亚州南部将有当代最大的灾难性地震发生。这则预言引起了许多科学家、政府官员和普通民众的极大关注。

整个80年代,美国加利福尼亚的居民在小心谨慎中度过了。到了90年代,一切仍平安无事。预言失败了。这两位学者根据什么来进行预测呢?人们为什么会相信他们?而最后预言为什么又会失败呢?

这得从“行星联珠”说起。

其实,对于“行星联珠”,至今科学界还没有一个严格的定义。在我们太阳系中,共有九大行星,这九“兄弟”基本上处在同一个平面上以不同的速度自转和公转。如果人类能有俯视的能力,那么人类将会吃惊地发现,某时某刻,行星们和太阳几乎排成一条直线,这种现象就称之为“行星联珠”。一般说来,太阳系六颗以上的行星排在一起,即可称为“行星联珠”,而其中,“九星联珠”最为难得。

按照美国两位学者的说法,1982年将发生罕见的“九星联珠”。而且,这次“九星联珠”的九颗行星,全部排列在太阳的同一侧。于是两位学者的结论是,由如此排列的“九星联珠”带来的“木星效应”会使行星对太阳施加的起潮力达到最大,引起太阳黑子过剩,最终会引起地球自转速度的变化,从而触发地震。这就是“美国加利福尼亚地震预言”的起源。

这则预言乍听起来蛮有道理的,但是,为什么会失败呢?让我们详细地分析吧。

“行星联珠”是个“视觉现象”

最近一次“行星联珠”发生在2000年5月20日。“行星联珠”是个渐近的过程,例如这次的“行星联珠”从5月5日就开始了。到5月20日这天,除天王星和海王星外,太阳系的其余七大行星,将排列在类似直线的方向上。但“行星联珠”不是如望文生义的那样,所有行星都像糖葫芦一样排成一条直线,而是在一个有限的范围内散落参差地分布着,这个有限范围当然越小越好。从这个角度上说,“行星联珠”只是行星排列成一个让人们感兴趣的“视觉现象”,而不是天文学家必须研究的一种现象。

要想知道哪一年哪一天会发生“行星联珠”现象并不容易,因为九颗行星在不断地运动着。人们需要把每颗行星的运动都在画面上表示出来,并且求出它们最小的“有限范围”。所以,后来的人们想到了用电子计算机自动地搜索“行星联珠”,但要使用电子计算机,又必须对“行星联珠”给出准确的定义。

为了给“行星联珠”下一个准确的定义,天文学家认为,通过太阳的中心与地球的中心画一条直线,太阳系的其他行星来到这条连线的附近时,将会发生“行星联珠”现象。当然,此时其他行星并不一定恰好在这条直线上,它们或多或少会与该直线有偏差。所以,天文学家又画出地球与其他每颗行星的连线,这些连线与这条直线构成各行星的夹角θ,通过每颗行星的θ角来衡量“行星联珠”的最佳状态。

有了θ角的判断,天文学家们制成了电子计算机程序,可以相当方便地检索出“行星联珠”。

6000年会发生多少次“九星联珠”

根据天文学家的计算结果,取0角最大为13度时,在近三百年间(1850~2150年),7颗以上行星的“行星联珠”共计会发生17次。除2149年12月6日将发生一次“八星联珠”外,其余的16次均为“七星联珠”。2000年5月20日的这次就属于θ角为12.6度的“七星联珠”。再上一次的“七星联珠”发生在1965年3月6日。而美国那两位学者预言的1982年的“九星联珠”,那是取θ角相当大时的结果,其实并不算数。

如果我们将时间拉得更长些,那么6000年间(公元前3000年~公元3000年)发生的“行星联珠”将会有多少次呢?

天文学家会告诉我们,当θ角为5度时,“六星联珠”共发生49次,“七星联珠”会发生3次,“八星联珠”以上的情况不会发生;当0角为10度时,“六星联珠”会发生709次,“七星联珠”会发生52次,“八星联珠”会发生3次。如果一定要算“九星联珠”,即使取θ角为15度,也要等到2149年12月10日才会发生一次。

特殊形状的“行星联珠”

虽然只要其他行星运行在太阳与地球的连线附近,我们即称之为“行星联珠”。但如果研究得再仔细一些,我们会发现一些较为特殊形状的“行星联珠”。

比如说,有天文学家把“行星联珠”分成甲型和乙型两种。当太阳系九大行星均排在太阳的同一侧时称为“甲型行星联珠”;当地球单独位于太阳的一侧,而其他行星均位于太阳的另一侧时,则称为“乙型行星联珠”。过去曾有人认为,出现“甲型行星联珠”并不可怕,最怕的是出现“乙型行星联珠”,到那时,地球将孤独地待在太阳的另一侧,其他行星对地球的引力会使地球引发翻天覆地的毁灭。

除“甲型”和“乙型”外,“行星联珠”还有其他的排列方式。如地球内侧行星排在太阳同一侧,而地球和地球外侧行星排在太阳另一侧;又如地球和地球内侧行星在太阳同一侧,地球外侧行星在太阳另一侧。总之,“行星联珠”的方式多种多样。

“行星联珠”会引发灾难吗

由于“行星联珠”的特殊性,使得人们对它心生敬畏。更多的人心存疑虑:“行星联珠”发生时,地球上会发生什么灾变吗?

答案是:“行星联珠”发生时,地球上不会发生什么特别的事件。不仅对地球,对其他行星和小行星、彗星等也一样,不会产生任何影响。当然,来自行星的引力会作用于各种天体上,无论行星的相互位置怎样排列,都不会带来什么可以察觉的变异。

为了便于直观理解,不妨估计一下来自行星的引力大小,我们可以运用牛顿的万有引力定律计算一下作用于地球物体的引力。万有引力与天体的质量成正比,与距离的平方成反比。最终的计算结果是,太阳系其他行星的引力之和对地球上物体的影响,远远小于月球或太阳的引力变化对地球的影响,因此,其他行星的引力可以忽略不计。

由于月球和太阳的起潮力,地球表面海洋会出现潮汐现象。“行星联珠”对地球的起潮力是否有影响,也可以通过计算得到。起潮力与天体的质量成正比,与距离的立方成反比。最终的结果仍旧是,即使“行星联珠”使各行星对地球的起潮力变大了,但这种变化与月球和太阳作用于地球的起潮力相比,实在微不足道。

由此可见,即使发生“行星联珠”,地球上也不会发生什么特殊情况。从科学的角度看,“行星联珠”并没有什么重要意义,不过从“行星联珠”的现象来说,它实在是一种饶有趣味的天象。