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主题:【文摘】《我们的宇宙》解说词 (序) 【赵致真】 -- 不爱吱声

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家园 【文摘】六:小行星和彗星

[主持人

  我们切不可把小行星和彗星当作太阳系中无足轻重的“小字辈”。

  对于我们人类,小行星和彗星的影响甚至比其他行星更为直接和重要。

[电视片解说词

  现在我们需要再回过头去拜访一个至关重要的特殊群落,那便是太阳系内的小行星。早在18世纪中期,德国科学家提丢斯和波德便从当时所知的6颗行星中,发现它们之间的距离有确定的数学关系。根据提丢斯-波德规则,各行星应依次处在0.4、0.7、1、1.6、2.8、5.2、10个天文单位的位置上。但火星和木星之间的2.8天文单位却是个空白。于是天文学界把整个黄道带天空分成24区域“承包”给各国科学家进行搜查。德国还组织了 “天上巡警队”。当1801年元旦的钟声刚刚敲过,西西里岛传出喜讯,巴勒莫天文台长皮亚齐发现了一颗新的天体。“数学王子”高斯很快计算出了它的轨道,果然在距太阳2.77天文单位的地方。唯一遗憾的是,这颗行星直径不足1000公里,质量只有月亮的50分之1,顶多能算一颗小行星。人们以西西里岛主管粮食的神为它命名,称做谷神星。接着,智神星、灶神星、婚神星也被相继发现,列为小行星中的“四大名旦”。随着搜索继续进行,小行星花名册渐渐成了各路“神仙”的“签到簿”。眼看神仙资源有限,科学家又用地上的城市和人物来命名。1928年,张哲钰作为发现小行星的第一个中国人,将小行星1125号命名为“中华”。

  预计火星木星之间的小行星总数在2万以上,至今已经编号的有5000多个。这些“行星娃娃”的个头大都在一公里到百余公里之间。有碳质的C类,金属质的M类,和反光强的S类。千姿万态,光怪陆离。它们的自转周期一般约2到16小时,艾达和尤金妮亚等小行星还有自己的卫星。它们中的95%运行在和太阳系圆盘大体一致的小行星主环带上,但分布却并不均匀。木星强大的摄动造成了几条空荡的“柯克伍德缝隙”,同时以确定的比例关系影响着小行星的公转周期。一部分“远距小行星”在木星轨道的“拉格朗日点”上形成“纯脱罗央群”和“希腊群”。一大批阿莫尔型、阿波罗型和阿登型小行星则把轨道深入到内太阳系。最出格的小行星伊卡鲁斯,扁长轨道的一端竟比金星离太阳还近一倍。坦塔罗斯的轨道面则竖起64度,如哥特式建筑倾斜的房顶。这类小行星的“危险动作”,很容易引起“空中交通事故”。小行星带还是宇宙航行必须小心的“太空雷场”。

  对小行星形成的原因曾经作过各种猜度。有人说是一颗行星爆炸后的碎片,有人说是两个天体相撞后的残骸。观察研究更支持的结论则认为,由于木星的引力使2.8天文单位轨道上的行星没有“长成”。它们是一颗“流产”了的行星,或者是大自然“制造”行星的“半成品”。这些小行星的总质量大约等于一个月球。

  最让人类提心吊胆的事,莫过于小行星会不会有朝一日和地球相撞。从这个意义上,中国古代的杞人,应算得上深思远虑的先哲。在地球诞生的46亿年里,已经发生过多次小行星的碰撞。这种“空中打击”对我们的地质演变和生命进化都发生过深刻影响。著名的美国巴林杰陨石坑,人所共知的西伯利亚通古斯大爆炸,都可能是小行星撞击的典型案例。而据信6500万年前击中墨西哥湾的一颗小行星,导致了恐龙时代的终结。但话说回来,如果没有那次碰撞,地球上也许至今仍是爬行类统治的世界,永远也轮不到人类登场。根据计算,直径大于10公里的“近地小行星”撞上地球,平均1亿年才会发生一次。较小的撞击大约每百万年3次,其中两次会落入海洋。所以我们大可不必随时有“身处靶场”之感。何况人类早已不是当年的恐龙,科学进步会提供足够手段来保卫我们的文明。

  太阳系天体中还有一个奇特而触目的品类,那便是民间称为“扫帚星”的彗星。东西方文化都不约而同地认为,彗星是灾难降临的可靠征兆。古老的汉字则留下了人类对彗星的最早记载,使我们至今还能从这些典籍中推算出诸如“武王伐纣”等历史事件的准确年代。

  英国科学家哈雷在观察了1682年的彗星后,认为它和1531、1607年出现的彗星轨道十分相似,便断定这是同一彗星的三次回归,并预言了它将在1758年再度出现。这便是家喻户晓的哈雷彗星。许多沿着抛物线和双曲线运行的彗星都是浪迹天涯的匆匆过客,它们在太阳系中“招摇”一趟后便永不复返。只有沿着椭圆轨道运行的彗星才能去而复来。科学家把200年定为短周期彗星和长周期彗星的界限。

  彗星的质量几乎全部集中在彗核,它是由水、氨、甲烷、一氧化碳及硅酸盐等冻结而成的“脏雪球”和“小冰山”。长度在数百公尺到100公里之间。周围挥发出的气体包层形成不同“发型”的彗发,与彗核共同组成彗头。那些被太阳风“吹”起来的“彗星烟云”,则由于反射阳光和受紫外照射发光,成为背向太阳的明亮彗尾,可延伸几百万公里到上亿公里之长。其实,最惹眼的彗尾比实验室里制造的真空还要稀薄。一般彗星都有两条尾巴,由一氧化碳等气体离子形成的淡兰色尾巴质量轻,受光压的加速度大,几乎直指和太阳相反的方向。微小尘埃形成的白色尾巴则质量较大,自身轨道运动与光压的合力使它看上去粗壮而弯曲。冷冻状态的彗星,到了距太阳2个天文单位时就开始汽化而变得“披头散发”,越走向近日点尾巴就拖得越长。而每“朝见”太阳一次,都会被“剥掉一层皮”。等到它的挥发性物质消耗净尽后便永远“熄灭”,只剩下一付岩石骨架了。

  至今发现的彗星已有1800多颗。科学家认为,那些几万,甚至上百万年才能到太阳系走一遭的长周期彗星,来自距我们大约5万到10万天文单位的奥特星云。那里是个拥有上万亿存量的“彗星仓库”,是彗星家族遥远的“故乡” 和真正的“大本营”。而短周期彗星的“根”则扎在太阳系边缘的库伊伯带。彗星漫长的轨道常常因大行星摄动而发生改变。1994年7月,休梅克-列维9号彗星解体后的21个碎片递次撞上木星;2001年10月,一小群彗星“飞蛾扑火”般地撞向太阳。对这些行踪难料的“流浪汉”,我们决不可掉以轻心。

  最后,也许还需要讨论一下那些地球上空昙花一现的流星。在太阳系宽广辽阔的空间里,除了行星、小行星、彗星外,还活跃着无数微小尘埃和固体碎块。当它们的行进路线和地球邂逅时,便可能“失足”跌进我们的大气中。从前面撞上来的那些小颗粒,速度达到每秒达72公里。从后面撵上来的也有每秒12公里。摩擦产生的高温使它们汽化和燃烧,在空中形成明亮的流星。晴朗的夏夜里,平均每小时能见到10来个流星。下半夜比上半夜的多而且亮,这是因为对面来的流星出现在下半夜。有些来不及烧尽而坠到地面的便成为陨星,南非发现的最大铁质陨星达54吨,美国堪萨斯州落下的石质陨星重1吨。不过至今还没有听说一例陨星砸伤人的报道。

  和“放冷枪”般的偶发流星相比,“万箭齐发”的流星雨则又当别论了。它们的成因和彗星大有瓜葛。结构松散的彗星总是一边行走,一边把自身的物质抛满一路。当地球轨道和它们的轨道相交时,有些从彗星母体抖落的“杂碎”便会从某一个天区掉到地球上。由于透视关系,它们就象从一个淋浴喷头洒出来一样。1966年11月,北美夜空出现了从狮子座一小时泻下10万流星的壮观景象,其实它们不过是坦普尔-特塔尔彗星留下的“陈糠烂谷”。为宝瓶座流星雨和猎户座流星雨提供原料的是哈雷彗星。在金牛座播撒流星雨的“龙王” 则是恩克彗星。由于彗星留在轨道上的物质密度并不均匀,加上大行星的“清扫”作用,流星雨在不同年份有不同规模。如狮子座流星雨每33年会出现一次“流星暴”。这和坦普尔-特塔尔彗星的周期是一致的。

  地球上每天平均会降下天外物质1千至1万吨。累计46亿年间我们的行星已经“长胖”了大约1亿亿吨。对于60万亿亿吨的地球来说,不过如同人的眼睛里迷进一颗灰尘。

  从更大的尺度上观看,我们的太阳正携带着自己庞大的家族,以每秒20公里的速度,向武仙左方向运动,同时和亿万恒星一道绕银河系中心旋转。太阳这种“拖家带口”的“公转”速度为每秒250公里,大约2亿年转一圈。如果把绕银河系一周算做一个“银河年”,我们的太阳则正是23岁的妙龄。

[主持人

  我们仅仅走马观花,对太阳系作了一番粗略的巡礼。

  我们不能不惊叹大自然的手笔,创造了太阳系这样浑伦磅礴、气象万千又结构精巧、秩序井然的体系。

  回望我们的地球,不过是太阳系里种类繁多的天体之一。

  但没有比较就没有鉴别。只有地球才是亿万生命唯一的乐园和真正的“天堂”。

浩瀚的星空

[主持人

  我们的太阳系在自己这一部分是整体,但在宇宙更大的整体上是片段。

  俗话说“天外有天”,在我们的这块“天”之外究竟是什么?

  整个大自然是怎样组织起来的?我们该怎样在宇宙广阔的坐标系中寻找自己的位置?

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