《物理故事三百篇》251-300

1、251埃拉托色尼的巧妙計算物體在亮地里總有個影子，所以俗話說“形影不離”?？墒且灿欣?。每年到了夏至這一天的正午，在埃及的塞恩一切垂直的東西都失去了影子。塞恩有一口枯井，很深，井口很小。每年夏至日的正午，陽光可以一直照到井底。當(dāng)陽光正好垂直照射在塞恩的時候，所有垂直物體的影子都縮成了一個點，影子就消失了。而塞恩以南或以北的任何地方，陽光和弧形的地面會形成一個夾角，所以會留下影子。天文學(xué)家埃拉托色尼想，根據(jù)一個垂直物體所形成的影子的長度，可以求出陽光和這個垂直物體所形成的夾角。如果從地球的中心畫兩條直線，一條引向塞恩，一條引向出現(xiàn)影子的地方，那么，根據(jù)幾何上的原理，這兩條引線所形成的夾角，等于陽

2、光和這個垂直物體間形成的夾角。只要知道了夾角的大小和它們對應(yīng)的那段弧的長度，就可以算出地球的圓周長來。有一年夏至，埃拉托色尼來到距離塞恩正北有5000斯塔迪姆的亞歷山大里亞，在地面上垂直地面豎起一根木桿，量出它在正午時最短的影子，求出了陽光與垂直物體所形成的夾角大約等于7。一個圓周等于360，7大約等于360的五十分之一。埃拉托色尼因而求出了地球的圓周是250000斯塔迪姆。1斯塔迪姆大約等于十分之一英里，250000斯塔迪姆相當(dāng)于25000英里，即40000公里。這個數(shù)字和現(xiàn)在已知地球的赤道為40076公里非常接近。知道了圓周長，也就可以求出地球的半徑：R=40000公里2=6363公里。它

3、和現(xiàn)在已知地球半徑為63576378公里當(dāng)然也非常接近。兩千多年以前的天文學(xué)家埃拉托色尼，在沒有任何儀器的幫助下，這樣精確地求出了地球的大小，的確是很了不起的成就。這完全是由于他對自然現(xiàn)象觀察得非常細(xì)心，又對幾何知識掌握得非常嫻熟的結(jié)果。少年朋友，你是不是也想自己試一試呢？在秋分或春分的那一天中午，你垂直地面豎立一根木桿，根據(jù)它的影子求出陽光和這根木桿所形成的夾角。再從地圖上量出你們在的地方到赤道的距離（因為這一天陽光中午垂直照在赤道上）。按地圖上的比例尺算出它的里程。然后就可以用上面介紹的埃拉托色尼的方法，自己算一算，看看你測出來的地球是多大。252首次證明地球自轉(zhuǎn)的人目前，人們對于地球在圍

4、繞著太陽進(jìn)行公轉(zhuǎn)的同時，又進(jìn)行自轉(zhuǎn)這一真理已經(jīng)確信無疑了。大家可知道，第一次直觀地證明地球自轉(zhuǎn)的實驗是誰做的嗎？1542年，波蘭天文學(xué)家哥白尼提出了著名的“日心說”，向當(dāng)時占統(tǒng)治地位的“地心說”進(jìn)行了公開挑戰(zhàn)，以后許多科學(xué)家和學(xué)者，如布魯諾、伽利略等人又為這一學(xué)說進(jìn)行了英勇斗爭。但由于當(dāng)時歷史條件的限制，他們都不可能做直觀的、公開的實驗，說明地球在自轉(zhuǎn)。1851年，是法國學(xué)者傅科第一次用實驗的方法驗證了地球的自轉(zhuǎn)。傅科的實驗是在巴黎偉人祠進(jìn)行的。試驗用的儀器主要是一個懸擺，是由一根約70米長的鐵絲和一個質(zhì)量為28千克的擺球組成的。實驗時，他把懸擺掛在偉人祠的大圓頂下面，并采取措施使這個擺能在任

5、何平面內(nèi)自由擺動。然后在地面上找出正對著懸掛擺的那一點。再以該點為圓心，圍上一圈欄桿，并使這個圓周的半徑保持在3米左右。最后，在欄桿上撒一層細(xì)沙，當(dāng)懸擺擺動時，尖端就會碰掉沙子，以便測算必要的實驗數(shù)據(jù)。從這個公開演示中，人們直觀地看到懸擺擺動的平面是沿著順時針方向改變方位的。經(jīng)測算，這個懸擺的運動平面在1小時內(nèi)改變11度多，約32小時擺動一圈，由欄桿上那一圈沙脊就可以算出，每擺動一次，擺動平面就移動3毫米。這樣，通過傅科實驗，直觀地證明了地球的自轉(zhuǎn)。對于天文學(xué)發(fā)展來說是一個重大的貢獻(xiàn)。253地球直徑是怎樣得來的公元前210年6月，盛夏的烈日高懸在埃及亞歷山大古城的上空。行人都不愿在驕陽下久留，

6、只有一位禿頂?shù)睦先?，肩披一件白色寬袍，跟著駱駝的步子。駱駝冉冉向前，每走一步，駝鈴就“?dāng)”的響一聲。老人聚精會神地數(shù)呀數(shù)，當(dāng)駱駝走完一千步，老人就在手中的一根木棍上刻上一道刀痕。就這樣，老人隨著駱駝隊在熾熱的沙漠上朝南走，一直走到阿斯旺。經(jīng)過幾十次反復(fù)地測量，老人終于算出了從亞歷山大古城到阿斯旺的距離，還利用正午太陽的投影計算出地球子午線的長度，然后推算出地球南北極之間的直徑是12630824米。這是人類第一次推出地球的極直徑。這位老人就是古希臘的科學(xué)家埃拉托色尼。經(jīng)過了1763年，到1553年春，巴黎的費涅爾博士乘著馬拉的轎車，駛向避暑勝地亞眠。他一面閉目養(yǎng)神，一面數(shù)著車輪的轉(zhuǎn)數(shù)。車到亞眠，

7、他量了一下轎車輪子的直徑，坐下來就算起來了。不一會兒，博士就算出了巴黎到亞眠的距離。接著，他也利用了正午太陽的位置，算出極直徑的數(shù)值是：12680253米。又過了近200年。1735年5月16日，一艘法國軍艦護(hù)送著一支由天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家和制圖學(xué)家組成的考察隊，從法國的拉羅舍爾港出發(fā)，直駛南美。艦上配備著當(dāng)時最新的測鏈、轉(zhuǎn)鏡經(jīng)緯儀、望遠(yuǎn)鏡等儀器。經(jīng)過8年的考察，1743年，他們宣布了極直徑的數(shù)值：12707216米。1841年，著名的德國天文學(xué)家貝塞耳精心計算了關(guān)于地球的一系列數(shù)據(jù)。他宣布，地球的極直徑應(yīng)該是12712156米。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，美國空軍利用先進(jìn)的航空測量技術(shù)，又作了一次更為

8、精確的測量。結(jié)果是12713756米。60年代初，科學(xué)家借助于人造衛(wèi)星和電子計算機(jī)，算出了極直徑是12713884米。1976年，國際天文學(xué)家聯(lián)合會宣布了地球赤道半徑的數(shù)字，根據(jù)這個數(shù)字推算，極直徑應(yīng)該是12713510米。這個數(shù)字以后還會不會再次修正呢？少年朋友如果有興趣的話，讓我們拭目以待吧！254向月球城邁進(jìn)1967年7月21日，美國兩名宇航員乘坐“阿波羅”飛船首次登上了月球。后來“阿波羅”12、14、15、16、17號飛船又將10名宇航員送上月球。他們采回382公斤月球巖石和土壤，還在那里設(shè)立了5個核動力的實驗裝置。蘇聯(lián)的“月球”號無人飛船也幾次在月球著陸和采集樣品。所有分析結(jié)果都表明

9、：月球十分干燥，毫無水的痕跡。人們不再懷疑，月球確實是一個沒有生命的世界。月球上雖然是一片荒涼，但卻有許多寶貴的資源。人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)55種礦石，其中6種礦石是地球上沒有的。月球的巖石和土壤中有2030%的金屬，其中有鐵、鉛、鈷、鈦等，30%的硅和4%的氧，另外還有放射性元素鈾和釷等。使科學(xué)家們感興趣的是，月球上有大量的鈦鐵礦，它們的含氧量很高。把這些礦物進(jìn)行分離處理，就能得到各種金屬材料，同時獲得大量的液態(tài)氧和氫氣，不僅能滿足人們生活和加工的需要，還可以作為軌道轉(zhuǎn)運船的燃料?？茖W(xué)家預(yù)測，月表城將在2017年以前出現(xiàn)。它實際上只不過是一座月球工廠。工廠的設(shè)備和人員將乘軌道轉(zhuǎn)運船分12次到達(dá)月球。建

10、設(shè)月球的先遣隊機(jī)器人、挖土機(jī)、推土機(jī)等設(shè)備，在地面的遙控下工作。待工程初具規(guī)模后，才有37名宇航員分批登上月球。宇航員們居住的艙室埋在坑內(nèi)，四周堆蓋12米厚的月壤，以防止強烈的宇宙輻射。在開始階段，月球建設(shè)者所需的生活用水、食品和氧氣等都是從地球上運去的，使用過的水，通過生命再生系統(tǒng)循環(huán)使用，氧氣不成問題，因為第一批月球工廠幾乎全是制氧廠。夜晚長達(dá)15天，利用太陽能不方便，動力可能來源于核電站。隨著大批建設(shè)者的到來，工廠和城市的界限越來越模糊了。月球的礦石大部分存在于淺表面層，可以用簡單的露天開采法采礦。月球工廠只能處理很少的一部分。大部分礦石要通過大炮一樣的電磁發(fā)射器拋射到空間一個集礦站，然

11、后由運輸船運回同步軌道上的空間工廠或地球。月球離不開水，好在已經(jīng)可以大量生產(chǎn)氧氣，只需補充一些氫就可以了。月球的土壤里幾乎包含著植物生長所需的全部礦物質(zhì)，問題是還缺少一些氮氣。經(jīng)過人們一番努力，月球溫室里將郁郁蔥蔥地長滿了蔬菜和瓜果。這樣又將產(chǎn)生最早的一批月球農(nóng)民。月球上最忙碌的地方是航天港口，除了裝滿巨大球形液氧罐和轉(zhuǎn)運渡船不斷地起降外，月球居民還得接待越來越多的旅游者，為他們安排住宿和參觀。神秘的月球?qū)⑹?1世紀(jì)人們最向往的地方，可望而又可及。255月亮在遠(yuǎn)去1963年，美國科學(xué)家威爾斯發(fā)現(xiàn)：珊瑚外壁上的環(huán)，能代表每年的生長物，而相鄰兩環(huán)之間的生長脊數(shù)，就是地球公轉(zhuǎn)的周期，一年應(yīng)有的天數(shù)。

12、因此，用珊瑚化石，就可觀測地球公轉(zhuǎn)速度不斷變化的情況。在6000萬年前，每年約有402天。因此人們將珊瑚化石叫珊瑚計時器。同樣的鸚鵡螺化石，也能反映月球的情況。1978年，美國科學(xué)家卡姆和普魯庇發(fā)現(xiàn)鸚鵡螺化石與月球圍繞地球旋轉(zhuǎn)的周期有關(guān)。鸚鵡螺是一種軟體動物，殼體作包卷狀，直徑二三十厘米。殼質(zhì)薄而脆，殼體內(nèi)部被許多模板分隔成若干小室叫氣室，最外的一室體積最大，為動物的肉體和內(nèi)臟所在。每個氣室的外殼上有著一種生長線，每個生長線是一天的生長痕跡，每個氣室正是一個月的生長物。現(xiàn)代的鸚鵡螺，每個氣室恰是30條生長線，和現(xiàn)代的塑望月完全一樣。而古代的鸚鵡螺化石，則不同于現(xiàn)代。500萬年前，鸚鵡螺的每個氣

13、室只有9條線；345萬年前，每個氣室只有15條線。由此可見，月亮圍繞地球旋轉(zhuǎn)的天數(shù)，古代較少，現(xiàn)代愈來愈多。這是由于月球圍繞地球的運行軌道愈來愈大，離我們愈來愈遠(yuǎn)的緣故。他們二人還利用萬有引力學(xué)說進(jìn)行計算，計算結(jié)果完全符合鸚鵡螺化石的反映，而由此推斷出：400萬年前，地球和月球之間的距離，只有現(xiàn)在地球與月球距離的43%，7000萬年間，月球遠(yuǎn)離地球的平均速度為每年94.5厘米，而且現(xiàn)在仍在進(jìn)行。由此可見，月亮確實在逐漸遠(yuǎn)離地球而去。256令人神往的月亮村美國休斯敦約翰遜航天中心領(lǐng)導(dǎo)人溫德爾門德爾已正式向白宮提交了向月球上殖民的計劃。他聲稱“航天飛機(jī)事件對宇航計劃毫無影響”，并證實說，第一批月球

14、新村將在20年后搬到月球上去。在巴西的圣卡塔林島，美國科學(xué)家正日以繼夜地營造“生物圈-1”號，為將來在月球上建立永久性的地球外人類新村進(jìn)行一系列的工作。未來的“月亮人”將與外界斷絕關(guān)系，進(jìn)入這座人造綜合工程，在模擬的太空城中生活兩年。在月球上殖民計劃將分段實施。第一階段是從1997年開始，發(fā)射出去的人造月球衛(wèi)星在圍繞著月球的軌道上旋轉(zhuǎn)，其任務(wù)是探定在月球上殖民的最佳地區(qū)。這塊殖民地應(yīng)是令人愜意的小角落，具有豐富的可開采的礦物資源，而且地面又必須結(jié)實可靠。屆時，將派勘測隊實地制定未來的月亮村施工計劃，然后開始向月球殖民并運去基建機(jī)械，諸如掘土機(jī)、推土機(jī)、起重機(jī)等。地球外的第一個人類新村將建筑在一

15、公頃見方的巖石上，地基用微波技術(shù)加以硬化處理。在這片月球地面上，首先安裝“集裝箱”巨型管道（直徑6米，長18米），它們彼此連接成等邊六角形；首批“月亮人”在“集裝箱”內(nèi)賴以棲身。然后又把一個個六角形彼此連接起來，就像蜜蜂營造蜂房一樣形成建筑群，里面可以容納一百人生活。第一個月亮村將用21根“集裝箱”管道連成3個六角形。在每個六角形中間，用高壓空氣的辦法鼓吹起18米高的巨大圓倉。第一個倉作為生產(chǎn)食物的農(nóng)場；第二個倉作為月球表面研究實驗室；第三個倉則是“月亮人”的公寓。那么，人們將怎樣在月球上生活呢？這跟在太陽能基地生活有點類似，但要更為深居簡出。因為月亮沒有大氣層，各種對人體器官有害的宇宙射線得

16、不到過濾減弱。而且這個地球的天然衛(wèi)星會遭到規(guī)模不等的隕石雨的轟擊。唯一的辦法是用月球上的沙土裝成沙袋，在我們漂亮的月亮村上面堆一層緩沖層，外形酷似金字塔。自然，這個小小的世外桃源會讓人想起鼴鼠掘洞時形成的小土穴。慶幸的是，在月球上生活也有其優(yōu)越條件：由于月球引力比地球小得多，又沒有大氣包圍，就可以用極少的能源來完成許多任務(wù)。我們在月球上將減輕自身的重量，我們個個將飄飄欲仙月亮城比空間軌道站的最大優(yōu)越性在于，人們可以穩(wěn)當(dāng)?shù)刂绷ⅲ说墓穷^也不會失鈣，不會有惡心的反應(yīng)。而且太陽能是充沛的，很容易收集。這些能源可以滿足未來月亮居民的需求。登月考察結(jié)果表明，月球有豐富的礦產(chǎn)資源，月表巖層含有4%的氧，2

17、0%的鈷，20%的硅，此外還有鐵、鈦等金屬資源。氧氣可以通過化學(xué)方法從地下提取，然后配制成可供人呼吸的人造空氣。氫可以從碳?xì)浠衔镏刑崛?。氧氣與氫氣化合就能生成水，有了水、空氣和陽光，植物就可以生長這里將成為地球的先遣基地。人們可以用很少的能源建造或發(fā)射在地球上難以實現(xiàn)的巨型火箭。人們可以在月球表面上建造天文望遠(yuǎn)鏡，特別是射電天文望遠(yuǎn)鏡，它們的工作將不受地球各種電子干擾。257月球塵土上第一次印上了人類的腳印明月當(dāng)空，幽淡的光輝照著地球的黑夜時，形成美麗的夜景。嫦娥奔月、吳剛伐桂，多少年來，人們一直對月亮有著美麗的幻想。國外也有類似的神話。17世紀(jì)德國天文學(xué)家開普勒首先寫出了飛向月亮的幻想故事

18、。開普勒認(rèn)為月亮上有空氣，也有水。的確，對人類和生物來說，空氣、水實在太重要了。不過，后來人們弄清了，月亮上既沒有空氣，也沒有水。少年朋友也許會問：在一個沒有空氣和水的星球上，會不會出現(xiàn)生命？月球上有沒有生命？如今已有了可靠的答案。1969年7月21日，美國宇航員阿姆斯特朗和奧爾德林，乘坐阿波羅11號宇宙飛船經(jīng)100小時的飛行到達(dá)月球。3時51分，阿姆斯特朗爬出登月艙的氣閘室艙門，在5米高的進(jìn)出口平臺上呆了幾分鐘，以安定一下激動的心情。然后他伸出左腳慢慢地沿著登月艙著陸架上的一架扶梯走向月面。他在扶梯的每一級上都稍微停一下，以使身體能適應(yīng)月球重力環(huán)境。走完9級扶梯共花了3分鐘，4時7分他小心翼

19、翼地把左腳觸及月面，然后鼓起勇氣將右腳也站在月面上。于是在靜寂的月球塵土上第一次印上了人類的腳印。阿姆斯特朗和奧爾德林在月面上總共停留了21小時18分，在艙外活動了2小時又21分鐘。在這無聲無息的環(huán)境里，他們安裝了自動月震儀、激光定向反射器、太陽探測儀，并收集了23公斤的月球巖石和土壤標(biāo)本，插上了一面美國星條旗。電視攝像機(jī)不斷地把他們的活動拍攝下來送回地面，使地面上千千萬萬觀眾與他們一道經(jīng)歷了這一場冒險。通過他們的親自觀察和帶回來的巖石和土壤分析結(jié)果都表明：月球十分干燥，毫無生命痕跡。人們不再懷疑，月球確實是一個沒有生命的世界。258太空探險者哈姆1969年7月16日，美國東海岸佛羅里達(dá)州卡納

20、維拉爾角的肯尼迪宇宙飛行中心的發(fā)射場上，一只像36層樓高，110米長的巨型火箭，在震耳的轟鳴聲中起飛了。由它和登月艙組成的阿波羅11號宇宙飛船將把第一批登月者阿姆斯特朗和奧爾德林送上月球。經(jīng)過100小時的飛行，7月21日登月艙連同兩位宇航員在月面上緩緩著陸，靜寂的月球塵土上第一次印上了人類的腳印。在人類歡呼登月成功的時候，我們不應(yīng)該忘記太空探險者猩猩哈姆。1960年7月，美國國家宇航局提出了宏偉的阿波羅計劃，要把人類送上月球?？墒侨祟愐接钪嬷谐錆M了來自太陽的高能粒子和紫外線，以及各種宇宙射線，它們都可能對人類造成危害；宇宙飛船在飛離地球的時候，加速度會達(dá)到每秒鐘幾十米甚至上百米；而在進(jìn)入人造

21、衛(wèi)星軌道以后，卻又處于失重狀態(tài)之下人能適應(yīng)這種復(fù)雜、奇特的環(huán)境嗎？采取哪些措施才能保證不發(fā)生意外呢？為了宇航員的安全，美國科學(xué)家們決定，把一些動物送到宇宙中去，通過實際飛行檢驗它們在太空中的適應(yīng)能力，取得安全數(shù)據(jù)資料，為人類進(jìn)入太空作準(zhǔn)備。這個光榮的、歷史性的任務(wù)，就落到了猩猩哈姆的肩上。哈姆原來是美國霍洛曼太空醫(yī)療中心的一只實驗動物。1961年1月31日，哈姆乘坐“水星號”太空船從佛羅里達(dá)州的卡納維拉角騰空而起，進(jìn)入了廣闊無際的太空。它是這艘宇宙飛船上的唯一乘客。當(dāng)然，哈姆并不明白自己所肩負(fù)的重任。它的這次太空旅行是短暫的，從火箭發(fā)射到降落只有16分半鐘，環(huán)繞地球只飛了不到一圈。旅途中還出點

22、差兒：由于運載太空船的“江石”火箭的推進(jìn)系統(tǒng)發(fā)生了故障，水星號太空船的飛行軌道比原來計劃高出64公里，降落地點也偏離了206公里。因此，哈姆不得不在海洋中漂流了幾個小時。當(dāng)人們把它從濺落地點打撈回來時，它正焦急地盼望著人們給它食物呢！專家們主要對它進(jìn)行了嚴(yán)格的身體檢查，發(fā)現(xiàn)它的各方面狀況良好，它這次成功的飛行為美國第一個宇航員謝浮德進(jìn)入太空提供了可靠的安全數(shù)據(jù)。從那以后，哈姆結(jié)束了宇航員的短暫生涯?！巴诵荨焙?，在華盛頓的哥倫比亞動物園過著閑散的生活，經(jīng)常和來自全國各地游客們“會面”。1981年4月，它又遷到了北卡羅來納州，1983年去世，終年26歲。259大自然留給我們的一個謎在我國江浙一帶，

23、流傳著一個美麗的神話故事。在遠(yuǎn)古時代，盤古開天辟地后，天地間還是一片黑暗。一天，盤古發(fā)現(xiàn)了一個很亮的地方。原來是一對孿生姐妹太陽和月亮住在這里。盤古傳她們上天，照亮整個世界。姐妹倆高興地答應(yīng)了，并且商量好輪流“值班”：白天是太陽妹妹，晚上是月亮姐姐。她們是農(nóng)歷十月初一登上天宮的。因為妹妹有些害羞，所以白天出山以后，姐姐就陪著她，行走了好長一段路才回去。以后成了習(xí)慣，每年農(nóng)歷十月初一這天早晨，姐姐都要和妹妹一起出來一會兒。這個時候，站在浙江錢塘江北岸的“鷹穿頂”上，就會看到太陽和月亮同時出現(xiàn)在天空中，親親熱熱地挨在一起。這就是“日月平升”。這個美麗的傳說，流傳了很多年，但是“日月平升”的奇觀，卻

24、幾乎沒人見過，直到1980年，杭州大學(xué)的一位教師在古書中看到了這個天下奇觀，才在當(dāng)年農(nóng)歷十月初一趕到了“鷹穿頂”，第一次親自目睹了太陽和月亮在清晨同時出現(xiàn)的美景。據(jù)說“日月平升”時，太陽和月亮同時躍出錢塘江江面，緊緊地挨在一起，太陽顯出美麗的紅色或藕色的光環(huán)；有時月亮先出來，隨后幾乎在同一垂直線上太陽露面，太陽托住月影一起跳動；有時太陽升起后，旁邊會出現(xiàn)一個暗灰色的月亮，一會兒，跑到太陽左邊，一會兒又跑到右邊，時而在太陽上面，時而又出現(xiàn)在太陽下面，好像忙碌的月亮姐姐在不辭辛苦地照料著太陽妹妹；有時月亮還會從太陽前面滑過，太陽表面大部分被月亮遮掩，顏色變暗，周圍閃現(xiàn)出金黃色的月牙形真是千姿百態(tài)，

25、絢麗多彩。我們知道，月亮是地球的衛(wèi)星，它又和地球一起圍繞著太陽旋轉(zhuǎn)。月亮的直徑只有3476公里，而太陽的直徑長達(dá)139萬公里，相差十分懸殊。當(dāng)然也不會同時出來了。其實，“日月平升”的現(xiàn)象也是由于天氣折射造成的，也是“大氣哈哈鏡”的杰作。這面哈哈鏡是怎么把太陽和月亮同時送上天空的呢？為什么只能在每年十月錢塘江北岸的“鷹穿頂”才能見到這一奇景呢？是因為十月空氣干燥而造成的一種太陽光折射現(xiàn)象嗎？“鷹穿頂”上有什么特殊條件，才釀成了這一天下奇觀呢？這是大自然留給我們的一個謎。少年朋友，你長大了想去揭開這個耐人尋味的謎嗎？260“擁擠”的太空蘇聯(lián)宇宙1275號導(dǎo)航衛(wèi)星于1981年6月4日在普勒澤茨克宇宙

26、中心發(fā)射之后，繞地球持續(xù)飛行了50天，每繞地球一周為105分鐘。位于近1000公里高空中的宇宙自動遙控裝置控制著它的運行軌道，猶如牽引平滑如鏡的海面上的浮筒?？墒怯钪?275號在美國阿拉斯加的北部凍土帶上空突然失去了聯(lián)系：一個幾乎看不見的金屬碎片，像榴彈炮那樣的威力沉重地撞擊在蘇聯(lián)的這一衛(wèi)星上。于是，這個工作正常的工程師們的杰作在幾分之一秒的時間內(nèi)就變成了144塊繞地球飛行的宇宙碎片。這是一次所謂“克斯勒綜合癥”的最嚴(yán)重的事件，即專家們稱之為宇宙運載工具和一塊宇宙碎片的相撞。克斯勒是一位天體物理學(xué)家，多年來，他在美國國家航空和宇宙航行局的約翰遜太空中心，一直在研究使地球宇宙飛行的令人擔(dān)心的無主

27、飛行體。他預(yù)言“宇宙中這類事件我們今后還要經(jīng)常遇到”，因為自從開始宇宙飛行以來，宇宙環(huán)境污染一年比一年嚴(yán)重了。燃料耗盡的各級火箭、脫落的氣體動力外罩、損壞了的驅(qū)動裝置，以及最為危險的、為數(shù)眾多的爆炸了的衛(wèi)星殘片和燃料箱，這一切構(gòu)成了環(huán)繞地球運行的碎片。美國專家謝鮑托夫計算出，在一次為期4天的宇宙飛行中，飛行高度為270公里的航天飛機(jī)靠近較大（直徑為1米或1米多）物體達(dá)67次之多，相隔距離小于200公里。盡管相撞的可能性僅為百萬分之一，但也還有許多較小的物體飛越這一地區(qū)。目前，對載人宇宙飛行來說，問題還不十分嚴(yán)重，但是美國人計劃發(fā)射的大型宇宙站將會被宇宙塵所擊中。他認(rèn)為，“如果我們今天在宇宙間有

28、10個直徑為100米的宇宙站的話，那么宇宙塵就有可能每年擊中其中的一個，使其遭到損壞?！比嗽焯祗w每一次相撞，不論是人造衛(wèi)星和燃料耗盡的各級火箭相撞，還是碎片與碎片相撞，都會產(chǎn)生一種新的引起危險的碎片來。實驗的結(jié)果表明，在宇宙間的相撞會產(chǎn)生數(shù)千甚至數(shù)百萬個微小的碎片。天體物理學(xué)家克斯勒警告說，通過這些相撞，在今后還將形成無數(shù)的、繞地球運行的碎片。此外，專家們顯然對宇宙的自我凈化力估計過高。他們認(rèn)為，尤其是較小的碎片很快向地球降落，然后在大氣層中燒毀?？墒沁@一過程持續(xù)時間比專家們預(yù)計的要長。一個在800公里高度運行的物體在30年左右的時間才降低100公里?？怂估照f：“燃料燃盡的碎物卻很快被更多新衛(wèi)

29、星碎片所取代?！?61關(guān)于牛郎織女的傳說農(nóng)歷七月初七，是我國民間傳說中牛郎織女相會的日子。傳說，織女是王母娘娘的親閨女，在天上織云彩。牛郎是人間的一個看牛娃，備受兄嫂虐待。老牛很同情牛郎，有意幫助他。一天，老牛告訴他向織女求婚的辦法。牛郎照樣做了，果然達(dá)到了目的。他們婚后生了一男一女?？墒?，王母娘娘知道后，卻把織女抓回天庭。老牛讓牛郎把它的皮披在身上，挑著兩個孩子追上天去。王母娘娘拔下發(fā)簪在織女后面一劃成了一道天河，把這對夫妻隔開了。他們隔河相望，悲傷極了。后來，王母娘娘只允許他們每年七月七日相會一次，屆時由喜鵲架橋渡河。的確，夏秋之夜，天上銀河西側(cè)有顆明亮的星，旁邊四顆小星，構(gòu)成一個平行四邊

30、形，像織布用的梭子，這顆星叫織女星。銀河?xùn)|側(cè)，與織女星遙遙相對的那顆明亮的星就是牛郎星，也叫牽牛星。牽牛星兩旁各有一個小星，三星成一線，統(tǒng)稱為“扁擔(dān)星”。牛郎星、織女星，容易辨認(rèn)，成為古代航海導(dǎo)航的星辰之一，那白蒙蒙的銀河，從北向南，橫跨整個天空。這是由大約1400億顆太陽般的恒星所組成的光帶?？椗鞘且活w亮星，軀體龐大，有30個太陽大。亮度比太陽亮50倍左右。它的表面溫度在9000以上，比太陽溫度高3000。牛郎星的直徑不到兩個太陽的直徑，比太陽亮10倍，表面溫度比太陽高2000。我們地球與織女星的距離，若用每秒30萬公里的光的傳播速度“走”的話，也要27年才能“走”完（光“走”一年為一光年

31、，一光年約等于10萬億公里）。相距之遙，簡直不可思議?！芭＠伞?、“織女”雖被古人稱為“盈盈一水間”，但實際上相距有16光年。如果像人們所說的那樣，牛郎、織女一定要相會的話，就算牛郎腿快每天能走100公里，走到織女星也要四五十億年。即使乘坐每秒11公里速度的火箭，也要40萬年以后才能相會。262天王星的發(fā)現(xiàn)人們常說：天王星的發(fā)現(xiàn)是個偶然，不過，在這個偶然的背后，卻是幾十年如一日的勤奮。1781年3月13日是天文史上的一個可紀(jì)念的日子：在這一天以前，人類觀測過太陽表面的黑子、月亮上的環(huán)形山、木星的衛(wèi)星、土星的光環(huán)，但是從來沒有想到過土星的軌道之外還有行星。而這一天威廉赫歇耳發(fā)現(xiàn)了一顆新的行星，一下

32、子把太陽系的邊疆?dāng)U大了一倍。威廉赫歇耳是1738年出生于德國，以后在英國定居的偉大天文學(xué)家。他的父親是一個貧困的樂師。19歲時赫歇耳離開德國，渡海到達(dá)英國，在一個叫作巴斯的小鎮(zhèn)依靠演奏和教授音樂謀生。就在這時，他為了提高自己的演奏技巧，開始研究樂理，接觸到了數(shù)學(xué)，由此對數(shù)學(xué)發(fā)生了濃厚的興趣。以后他又從數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)到研究天文學(xué)，并在天文學(xué)上作出了巨大貢獻(xiàn)。1767年他的父親去世了，他把妹妹卡蘿琳從家鄉(xiāng)接到了英國，以后這個妹妹就成了赫歇耳畢生從事天文研究的得力助手。他妹妹終生沒有結(jié)婚，把自己的一生完全獻(xiàn)給了天文學(xué)研究。赫歇耳開始用來觀察天空的唯一工具，是從友人那里借來的一個小小的望遠(yuǎn)鏡。他迫切渴望得到更

33、大的望遠(yuǎn)鏡。但當(dāng)時他非常貧困，不得不自己動手制作望遠(yuǎn)鏡，他很快在這方面也表現(xiàn)出了出色的才能。他制作的望遠(yuǎn)鏡很快就出了名，受到當(dāng)時天文學(xué)家的高度評價，暢銷一時。赫歇耳為了制作望遠(yuǎn)鏡，把家里變成了一個小作坊。他白天有時寫樂譜，有時找演員演奏，而更多的是從事制作望遠(yuǎn)鏡，他的雙手一刻也閑不住。到了晚上，他兄妹二人就用自制的望遠(yuǎn)鏡探索天空，不論嚴(yán)寒或酷暑，從不間斷。盡管夜間寒氣凝重，手腳常常被凍傷，他們也毫無倦意，探索宇宙的奧秘已成了他們最大的樂趣。就在這長年累月的觀測中，他們積累了十分豐富的資料，從中引出了許多重要的發(fā)現(xiàn)，改變了人類對宇宙的認(rèn)識。從前人們認(rèn)為，恒星是固定不動的，他們的觀察證實了它們也在

34、運動，而且還發(fā)現(xiàn)了整個太陽系在宇宙空間內(nèi)沿著一定方向運動，銀河是由無數(shù)的恒星組成的，我們的太陽只是銀河中的一個恒星，而宇宙中有許多銀河。赫歇耳最重要的發(fā)現(xiàn)是在1781年3月13日。這天夜里，他們和往常一樣，坐在自制的望遠(yuǎn)鏡旁觀察天空，他的妹妹坐在旁邊作著記錄，赫歇耳轉(zhuǎn)動著望遠(yuǎn)鏡觀察。他意外地在雙子座H星附近發(fā)現(xiàn)了一顆其貌不凡的小星。他開始懷疑它是一顆恒星。但經(jīng)過三、四個月的連續(xù)觀察，計算了這顆星的軌道，終于發(fā)現(xiàn)了它是一顆沿著圓軌道繞太陽公轉(zhuǎn)的新行星，離太陽的距離大概是日地距離的19倍。由于這一發(fā)現(xiàn)，英王查理二世把他們請到宮廷，賜予他一筆年金，撥給他巨款制造更大的望遠(yuǎn)鏡，并授予爵位，還賜給他妹妹

35、一筆年金，以表彰他們兄妹對天文學(xué)所作出的偉大貢獻(xiàn)。263彗星是災(zāi)星嗎兩千多年前，我國秦始皇時期，曾經(jīng)出現(xiàn)過大彗星，有人認(rèn)為，這預(yù)示著秦朝即將滅亡。公元前44年，古羅馬帝國統(tǒng)治者愷撒去世。恰巧在第二年，天空中出現(xiàn)了彗星。于是古羅馬人認(rèn)為，這顆彗星是運載愷撒上天的靈車。在科學(xué)不發(fā)達(dá)的古代，無論是中國還是歐洲，人們對彗星都產(chǎn)生過迷信和恐懼，認(rèn)為只要彗星一出現(xiàn)，戰(zhàn)亂、饑荒、洪水、瘟疫災(zāi)禍就會降臨。直到最近幾百年，科學(xué)的發(fā)展才幫助人們逐步揭開了彗星的秘密。嚴(yán)格地說，彗星簡直算不上是一顆星，它只是一大團(tuán)氣體，夾雜著冰粒和宇宙塵。天文學(xué)家證明，彗星的主要化學(xué)成分是碳、氫、氧、氮。彗星明亮的“頭”，叫“彗頭”

36、；又有長長的“尾”，叫“彗尾”。彗頭又包括兩部分：彗核和彗發(fā)。彗核很小，直徑只有幾百米到幾十公里，可是，彗星的絕大多數(shù)物質(zhì)都集中在彗核里。它的平均密度是每立方厘米1克，和水差不多。彗發(fā)包圍著彗核，它的體積不固定，離太陽越近，體積越大，有時甚至超過了太陽。彗發(fā)的物質(zhì)非常稀薄。彗星在離太陽遠(yuǎn)時，是沒有彗尾的，在走近太陽時，彗尾就逐漸形成，并且變得越來越大。當(dāng)它離開太陽遠(yuǎn)去的時候，彗尾又逐漸縮小直到完全消失。彗尾通?？偸潜畴x太陽的。彗尾的體積大極了，大的有上億公里長，寬度從幾公里到一二千萬公里。彗尾的物質(zhì)非常稀薄，密度只有地面上空氣的十億億分之一！透過彗尾和彗發(fā)，人們可以看到它們后面的星星，星光一點

37、也沒有減弱，所以，人們把彗星叫作“看得見的真空”。我國是世界上記錄彗星最早的國家。早在三千多年以前，周武王率領(lǐng)著大軍，征伐商代最后一個皇帝，當(dāng)隊伍走到共頭山的時候，一顆彗星從東方升起。古書淮南子中講了這個故事。我國當(dāng)代著名天文學(xué)家張鈺哲利用電子計算機(jī)算出，這顆彗星就是著名的哈雷彗星。264我們這里也看到了北極光1982年6月18日晚上10點鐘左右，吉林省有不少人看到了一種奇特的景象：在北面天空離地平線不遠(yuǎn)的地方，先出現(xiàn)一個和月亮大小差不多的半圓形乳白色光片；緊接著，光片呈扇形向東北方向逐漸擴(kuò)大。大約10點15分，形成了弧形光幕。隨后，光幕拉開，幾乎占去整個天空的五分之一。直到10點58分左右，

38、光幕才全部消失。這種在北方極為罕見的絢麗景象，在天文學(xué)上，叫做北極光。極光主要發(fā)生在地球南北磁極的周圍地區(qū)，我國領(lǐng)土位于北半球的中部，除最北部地區(qū)外，觀測到來自北方的極光的機(jī)會是較少的。但在我國漫長的歷史中，卻留下了大量的極光記載。早在幾千年前人們就觀測到“大星如虹”等美麗的極光現(xiàn)象，當(dāng)時是作為吉祥的象征而流傳下來的。近代科學(xué)研究已經(jīng)證實，天空中出現(xiàn)極光，是由太陽耀斑引起的。太陽耀斑就是太陽的局部爆炸現(xiàn)象。太陽耀斑的發(fā)生率與太陽黑子數(shù)周期性變化有密切關(guān)系。極光主要發(fā)生在南北磁極的周圍地區(qū)，我國領(lǐng)土位于北半球的中部，除最北部地區(qū)每年可以看見一次極光，中部和南部地區(qū)，則需要幾年到十幾年才能看見一次

39、。如果遇到太陽大爆發(fā)，會拋出大量的帶電粒子，并引起地球磁場的巨大變化，在世界大范圍地區(qū)里就可以觀測到極光。如1872年2月4日太陽大爆發(fā)，在印度地方和更南的孟買，都觀測到極光。對這次極光我國記載很多。如湖北光化雜志上記有：“同治十年辛未冬十二月二十六日，夜半紅光起西北，傾刻蔽天，日出始散?！弊?979年以來，太陽一直處于活動時期。據(jù)中國科學(xué)院北京天文臺觀測：1982年6月14日北京時間14點20分左右，在太陽東、西半球靠近邊緣的地方，分別發(fā)生了兩個大耀斑。它們幾乎同時爆發(fā)，同時達(dá)到極大，西邊的耀斑伴有物質(zhì)拋射現(xiàn)象，耀斑的硬射線輻射引起短波通訊中斷幾乎長達(dá)一個鐘頭。光線自太陽到達(dá)地球只需要500

40、秒鐘，因此通訊中斷幾乎與耀斑同時發(fā)生。但從太陽發(fā)射出的帶電高能粒子流則在4天之后到達(dá)地球，于是產(chǎn)生了吉林、黑龍江、遼寧、內(nèi)蒙古、河北、山東、山西等地在6月18日晚上看到的極光現(xiàn)象。通過科學(xué)研究知道，極光宛如天空中一個強大的發(fā)電機(jī)，能發(fā)出高達(dá)1億千瓦的電力。如此強大的能量常常擾亂無線電通信，甚至使電力傳輸線發(fā)生故障，曾造成加拿大、美國北部及北歐廣大地區(qū)暫時失去電力供應(yīng)。極光的各種光譜，還會影響到人造衛(wèi)星上的一些光學(xué)儀器對地面的測量工作。正因為這樣，人類對極光的研究是很重視的，挪威、瑞典和芬蘭三國是世界的極光研究中心。威力強大的太陽爆發(fā)每11年發(fā)生一次，這時極光的能量最大。自1979年以來，太陽處

41、在活動的時期，科學(xué)家們積極的搜集有關(guān)極光的資料，在世界各地安置了100多架遠(yuǎn)距極光攝影機(jī)，在瑞典、芬蘭的北極圈內(nèi)還設(shè)置了兩個雷達(dá)站，以探測太空中極光的活動狀況。有人曾設(shè)想，在靠近北極的地區(qū)，建造一座100多公里高的巨型鐵塔，把極光的巨大電能引下來。在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的今天，把極光引為能源的設(shè)想是一定會實現(xiàn)的。265到海王星上去“作客”“旅行者”2號宇宙探測器自1977年發(fā)射升空后，創(chuàng)造了許多奇跡。1981年它與土星相遇，1986年與天王星交會，1989年8月又成功地“作客”海王星和海王星最神秘的衛(wèi)星“海衛(wèi)一”以及另外7顆較小的衛(wèi)星。 當(dāng)“旅行者”2號抵達(dá)海王星時，它那臺經(jīng)歷了長途跋涉的攝像機(jī)，

42、勉強拍攝了這顆亮度只有地球1。的行星的照片，探測器內(nèi)的無線電發(fā)射機(jī)只能依靠20瓦燈泡那樣微弱的能源發(fā)回信息，而當(dāng)微弱的信號經(jīng)過4小時，45億公里傳送到地球后，它的能量已減弱了許多。然而，經(jīng)過地球上超級計算機(jī)的處理，居然把“旅行者”2號飛掠海王星所獲得的照片復(fù)原得如同直接拍攝的一樣清晰，使地球上的人能第一次目睹海王星的尊容。從大量送回的照片中可以看出海王星的一些重要特性：首先海王星被一層厚厚的云團(tuán)包裹著，有些地方還發(fā)現(xiàn)地球大小的“大黑斑”。由于木星上的“大紅斑”是由巨大的風(fēng)暴形成的，因而科學(xué)家推測，海王星保持著行星形成時留下的熱量。這些熱擾亂了遮蓋海王星的寒冷氣體，使其動蕩，產(chǎn)生時速高達(dá)1100

43、公里的颶風(fēng)，于是形成了“大黑斑”。其次是海王星的磁極偏離其地理磁極50（而地球只偏差10）。經(jīng)研究認(rèn)為：海王星的大氣下層有一層像水一樣具有傳導(dǎo)性的流體，海王星的磁性可能就是由這些流體產(chǎn)生的，因而，當(dāng)行星內(nèi)部的熱量或其他動力，使這種流體以某種特定的方式流動時，只要流體的流向不與地理磁極垂直，則它所產(chǎn)生的磁極就會偏離地理磁極。海王星的另一個特點是和天王星一樣，極地和赤道的溫度幾乎相同，它們相比中緯度地區(qū)高。對于天王星而言，造成這種奇異現(xiàn)象的原因是它的旋轉(zhuǎn)軸每年的某個時期是向著太陽的。但海王星的旋轉(zhuǎn)軸并不向著太陽，因此，天文學(xué)家認(rèn)為海王星肯定存在某些特殊結(jié)構(gòu)，才使它出現(xiàn)這一令人費解的現(xiàn)象。如果天文學(xué)

44、家對來自海王星的發(fā)現(xiàn)感到吃驚的話，那么他們對海王星那顆巨大的衛(wèi)星“海衛(wèi)一”簡直要驚得目瞪口呆了。海王星雖然是太陽系最冷的天體，但卻有火山活動，而且火山坑星羅棋布。從照片上可以看出，海王星表面劇烈噴發(fā)著高達(dá)8公里的氣體，分析認(rèn)為，這種由氮和其他氣體組成的令人驚奇的噴泉是由海衛(wèi)一內(nèi)部噴發(fā)出來的。此外，海衛(wèi)一也是繼土衛(wèi)六后的第二個有極光的衛(wèi)星。由于極光是帶電粒子通過大氣時大氣分子電離所產(chǎn)生的，由此可知，海衛(wèi)一也存在大氣層。在大量的海衛(wèi)一信息中，最令人興奮的并不是海衛(wèi)一本身，而是在于它所帶來的信息。因為“旅行者” 2號已不能再去訪問冥王星了，但由于海衛(wèi)一和冥王星大小和密度都相似，也許它們的表面和大氣層

45、也相似，因而通過海衛(wèi)一可以間接了解冥王星。海王星是“旅行者”2號的最后一站，但并不意味著它工作的結(jié)束。它的傳感器和無線電發(fā)射機(jī)還能持續(xù)工作25年，使它能到太陽系的真正邊緣。266宇宙中最重的物質(zhì)宇宙中最重的物質(zhì)是什么呢？要想回答這個問題，得先從物質(zhì)結(jié)構(gòu)說起。我們知道物質(zhì)是由原子組成的，原子又是由質(zhì)子、中子和電子這三種基本粒子組成的。質(zhì)子和中子組成原子核，電子在原子核的周圍旋轉(zhuǎn)。也就是說，在原子的內(nèi)部存在著巨大的空隙。不論是地球上的哪種物質(zhì)，它們的原子內(nèi)部都有這樣的空隙，所以它們根本不可能是宇宙間最重的物質(zhì)。原子有一個有趣的特性，如果讓里面的質(zhì)子和電子撞在一起，就會形成中子。于是科學(xué)家們就提出了

46、一個有趣的設(shè)想：如果想辦法讓原子里所有的質(zhì)子和電子都結(jié)合在一起，形成全部由電子組成的物質(zhì)，那么原子里的空隙不就會填滿，物質(zhì)的密度不就會大得多了嗎？怎樣才能做到這一點呢？關(guān)鍵是要有足夠的壓力，硬是把本來圍繞原子旋轉(zhuǎn)的電子壓回到原子核里去。因此，在50多年以前，有些思想活躍的物理學(xué)家就提出：宇宙中間可能存在著完全由中子組成的中子星。中子星的設(shè)想一提出，就引起了各國天文學(xué)家的注意，大家紛紛去尋找，可是找來找去，杳無蹤影。不過，有一句老話說得好：“踏破鐵鞋無覓處，得來全不費功夫。”1967年，英國天文學(xué)家休伊什對中子星的發(fā)現(xiàn)也是這樣。休伊什利用一臺自制的天文射電望遠(yuǎn)鏡，對著太陽附近的空間，接收來自星球

47、的訊號，訊號記錄在紙帶上。每天記錄的紙帶有30米長，然后由一位女研究生對資料進(jìn)行分析處理。女研究生叫喬絲琳貝爾，那一年她剛24歲。她工作起來總是一絲不茍。一天，她發(fā)現(xiàn)了一個非常奇怪的信號，每隔1.337秒跳動一次；換句話說射電望遠(yuǎn)鏡每隔1.337秒收到一次脈沖訊號！貝爾把這奇特的情況告訴了休伊什，他們一起對總長約500米的紙帶進(jìn)行了檢查。訊號是從太陽發(fā)出來的嗎？顯然不是。是儀器出了毛病嗎？更不是。他們認(rèn)為，這種信號一定是從一種人們尚未發(fā)現(xiàn)的天體上發(fā)射出來的。由于它總是像人的脈搏一樣作周期性的變化，他們就把這種新天體命名為“脈沖星”。脈沖星的發(fā)現(xiàn)引起了國際天文學(xué)界的轟動，世界上幾乎所有的大型射電

48、望遠(yuǎn)鏡都一齊指向了這個奇怪的天體。僅在1968年一年中，人們就發(fā)現(xiàn)了23顆脈沖星。人們把這項發(fā)現(xiàn)作為20世紀(jì)60年代天文學(xué)的四大發(fā)現(xiàn)之一，休伊什在1974年獲得諾貝爾物理學(xué)獎金。人們?yōu)槭裁催@樣重視脈沖星呢？原來它就是天文學(xué)家們尋找了幾十年的中子星！脈沖星是目前人類所知道的宇宙間密度最大的物質(zhì)。在脈沖星里，原子內(nèi)部的電子和質(zhì)子結(jié)合在一起，成為中子；所有中子都一個個地緊緊排在一起。由于物質(zhì)內(nèi)部沒有空間，它的密度大得驚人，每立方厘米重1億噸！倘若將來有一天，人類從太空中采回一些脈沖星的物質(zhì)，哪怕只有一?；ㄉ状笮?，也要派200多艘50萬噸級的輪船去迎接，每艘船上只要裝載芝麻大小的一塊就可以“滿載而歸

49、”了。脈沖星的體積很小，平均半徑只有10公里，這顯然是太小了，甚至沒有太陽系中的一些小行星大。脈沖星，是由于它能發(fā)出像人的脈搏一樣作周期變化的脈沖信號而得名的，比方說，1968年發(fā)現(xiàn)的第一顆脈沖星，它發(fā)出的脈沖信號周期是1.33730119227秒，精確度達(dá)到了10-11秒，有的脈沖星比它還要準(zhǔn)確，達(dá)到10-14秒，幾萬年才產(chǎn)生1秒誤差！這樣穩(wěn)定而短暫的信號是由于脈沖星高速旋轉(zhuǎn)造成的。雖然宇宙間的所有天體都在旋轉(zhuǎn)，但使人驚異的是脈沖星自轉(zhuǎn)一周只要1秒多鐘。在人類目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的各類天體中，除了脈沖星以外，沒有一個能夠受得住這樣高的自轉(zhuǎn)速度。脈沖星的發(fā)現(xiàn)，對物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響。隨著對它的

50、研究，還誕生了一門新的跨學(xué)科理論密物質(zhì)物理學(xué)呢！267宇宙中的鉆石金剛石是一種碳原子的特殊晶狀結(jié)構(gòu)物，是地球上所有的物質(zhì)中最硬的。經(jīng)過人工琢磨和藝術(shù)加工的金剛石被稱為鉆石。鉆石的用途很廣泛，各種精密儀器儀表的軸承、高硬度和耐磨的鉆頭等都離不開它。鉆石還被用來加工成戒指、項鏈、獎?wù)碌雀呒壦囆g(shù)裝飾品。但是，據(jù)現(xiàn)在普查資料來看，地球上的金剛石蘊藏量很少，目前只在南非有一些金剛石礦床，開采量也很小。這是因為金剛石的形成除了要有一定的碳元素之外，還要有相當(dāng)高的溫度和壓力，而在地球的形成過程中，同時具備這三個條件的地方是太少了。在地球上金剛石十分稀少的情況下，人們卻意外地發(fā)現(xiàn)，金剛石廣泛地存在宇宙中飄忽不

51、定的無數(shù)質(zhì)點和星群之中，有的甚至隨著隕石和隕石雨降落到地面。一些科學(xué)考察隊在澳大利亞、芬蘭、法國、前蘇聯(lián)、南極洲、南非等地區(qū)都曾經(jīng)找到過一些金剛石，經(jīng)過分析鑒定，它們確實是一些“天外來客”。不久前，美國、英國和澳大利亞的天體物理學(xué)家，經(jīng)過分析研究一些天文資料，發(fā)現(xiàn)天王星和海王星的整個球面都覆蓋著金剛石。據(jù)科學(xué)家預(yù)測，這兩個星球在形成的早期是一些含冰的氣團(tuán)，外層由氨和甲烷氣體包圍著，而星球所處的溫度達(dá)300012000之間，壓力達(dá)到20600萬個大氣壓。根據(jù)計算和試驗，在超過3000度和20萬個大氣壓的條件下，甲烷首先分解成氫和碳原子，然后碳原子再在溫度和壓力的作用下，被壓縮成特殊晶狀結(jié)構(gòu)的金剛

52、石；而氫原子在這樣高的壓力和溫度下，也可能游離存在于金剛石之中，也可能單獨形成另一種特殊結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。據(jù)科學(xué)家們分析，天王星和海王星的金剛石，多數(shù)覆蓋在球體表面，它們的體積占星球總體積的三分之一到二分之一，有的甚至還多到無數(shù)小塊的形成在這兩顆星球的下層大氣中漂浮著；這些漂浮著的金剛石有時由于引力的變化，甚至降落到其他行星表面，或者形成其他漂浮質(zhì)點的核心和其他星群?？磥?，天王星和海王星確實是遍地鉆石，如果能運一點回來也可滿足地球上人類的需要。僅此一點足見發(fā)展航天事業(yè)的前景是誘人的，更何況宇宙中還有其他無數(shù)星球蘊藏著地球上所沒有的稀有礦產(chǎn)呢！268星系中的一次大爆炸1980年2月20日，新華社報道了

53、一則宇宙中的一次大爆炸的消息。消息說：“1979年3月5日，在太陽系中不同位置上運行的9顆人造衛(wèi)星，同時記錄了在遙遠(yuǎn)空間發(fā)生的這次大爆炸的伽瑪射線?？茖W(xué)家認(rèn)為，這是有史以來人們所見到的一次最劇烈的爆炸?！边€說：“爆炸只持續(xù)了十分之一秒，但釋放出來的能量，相當(dāng)于太陽三千年釋放的能量?！甭犃诉@條消息，人們不禁會問，這是怎么回事？原來，這是一次宇宙伽瑪射線爆發(fā)，它是20世紀(jì)70年代天文學(xué)最重大的發(fā)現(xiàn)之一。早在1972年4月27日，美國監(jiān)測核爆炸的“維拉”偵察衛(wèi)星，意外地接收到一種非常強烈但又非常短暫的輻射信號。這奇怪的輻射是從哪兒來的呢？是哪個國家進(jìn)行了核爆炸？還是太陽上又產(chǎn)生了大耀斑爆發(fā)？這個問題

54、使美國的兩位天體物理學(xué)家很感興趣。經(jīng)過認(rèn)真研究，他們發(fā)現(xiàn)這并不是地球上的核爆炸，也不是太陽的耀斑大爆發(fā)，而是來自太陽系以外宇宙空間的伽瑪射線爆發(fā)。他們這一發(fā)現(xiàn)在1973年6月公開發(fā)表之后，引起了世界各國天文學(xué)家和物理學(xué)家的重視。為此，1979年9月，美國發(fā)射了一顆名叫“高能天文臺3號”的衛(wèi)星，專門用來觀測宇宙伽瑪射線。伽瑪射線同無線電波、光和愛克斯射線一樣，都是電磁輻射。不過，伽瑪射線的波長最短，頻率最高，能量也高?？梢姽獾哪芰考s為2.5電子伏，而伽瑪射線爆發(fā)，就是伽瑪射線的一種極短暫、極猛烈地釋放能量的過程，它的能量可高達(dá)幾萬到幾兆電子伏。由于大氣層對伽瑪射線有強烈的吸收作用，所以在地面上是

55、不能直接探測到的。要想發(fā)現(xiàn)它，就必須利用火箭和人造衛(wèi)星，到地球大氣層以外去探測。可是，人造衛(wèi)星上用來記錄各種信號的儀器方向性較差，再加上伽瑪射線一次爆發(fā)之后就再不露面了，因此很難確定爆發(fā)源的方位和離地球的距離。1973年以來，對伽瑪射線爆發(fā)事件已經(jīng)記錄了數(shù)十次，其中只有少數(shù)幾次能定出爆發(fā)源的確切位置。幾年來的觀測資料表明，宇宙伽瑪射線爆發(fā)，大約平均每年發(fā)生78次，引人注目的一次伽瑪射線爆發(fā)，就是1979年3月5日這一次。在太陽系中不同位置上運行的9顆人造衛(wèi)星，由于都記錄到這次爆發(fā)，因此爆發(fā)源的位置，已比較準(zhǔn)確地定出是在著名的河外星系中。這次爆發(fā)的劇烈程度令人難以想象，以至于有的科學(xué)家第一次看到

56、觀測記錄時，簡直驚訝得說不出話來。這次爆發(fā)的功率高達(dá)每秒1044爾格，比太陽的輻射功率大1000億倍。269太空中的“車禍”1979年8月30日，美國的一顆衛(wèi)星P78-1拍攝到了一個罕見的現(xiàn)象：一顆彗星以每秒560公里的高速度，一頭栽入了太陽的烈焰之中。照片清晰地記錄了彗星沖向太陽被太陽吞噬的情景，12小時以后，彗星就杳無影蹤了。這種“太空車禍”的記錄還可以推前近100年。1887年，人們觀測到一顆彗星在行經(jīng)近日點時彗頭被太陽吞噬；1945年，也有一顆彗星在近日點“失蹤”。由于太陽表面溫度甚高，所以太陽曾與多少行星、彗星相撞過，我們無法考證。而在月球上，星體的每一次撞擊，幾乎都留下了痕跡。所以

57、從望遠(yuǎn)鏡中看，月亮的表面竟傷痕累累，遍布著坑坑洼洼。據(jù)觀測資料，月亮上的坑洼多達(dá)3萬個以上。根據(jù)這些坑洼中月巖的絕對年齡測定，在距今39億年前，曾有過頻繁的行星轟擊現(xiàn)象。當(dāng)時撞擊月球的隕星密似“雨點”，形成了現(xiàn)在被天文學(xué)家稱為“雨?！钡目油萑?。在人類歷史上，有人曾親眼目睹過流星撞擊月亮的瑰麗景象。1178年6月18日黃昏，坎特伯雷修道士杰瓦斯看到：正當(dāng)新月剛剛爬上天際之時，突然上端的月牙被分裂為二，裂縫中間出現(xiàn)一把點燃了的火炬，火焰一躍而起，向上竄出，烈火熊熊，好像熾熱的煤塊，迸發(fā)著火星；火焰使得新月變了形，隨后，當(dāng)新月回到常態(tài)時，彎月從一角到另一角，通身失去了光亮，顯得烏黑。太陽系中大約有1

58、000顆小行星，在許多星體表面，都有著大小不一的隕石坑。這說明星際間的碰撞現(xiàn)象是很多的。1979年3月5日，在不同軌道上的9顆人造衛(wèi)星同時記錄到一起罕見的射線爆發(fā)，不僅爆發(fā)的強度比以往探測到的強得多，而且爆發(fā)之后，又出現(xiàn)了一個持續(xù)好幾分鐘的，周期為8秒的微弱脈動。美國洛斯阿拉莫斯實驗室的邁克爾紐曼認(rèn)為，這一射線爆發(fā)來自星際間小行星與中子星的碰撞。在遙遠(yuǎn)星際空間的小行星，很像是星際“流浪漢”，它們很可能是超新星爆發(fā)時被擊碎的行星碎塊。洛斯阿拉莫斯實驗室的科學(xué)家用電子計算機(jī)模擬跟蹤一顆假想的1000億噸的小行星，考察它與一顆中子星撞擊時的情景：在相距10萬公里距離時，使小行星土崩瓦解，碎片被拉成1

59、00公里長、幾十米寬的細(xì)長條。碰撞時間大約為十億分之一秒，碰撞產(chǎn)生的巨大動能，很快就轉(zhuǎn)變成熱能，從而產(chǎn)生強大的射線爆發(fā)。地球也遭到過行星撞擊，地球環(huán)繞著傾斜的地軸自轉(zhuǎn)這一事實，就是證據(jù)之一。地球側(cè)斜著身子繞太陽運轉(zhuǎn)。正因如此，地球上才有春夏秋冬之分。那么，地軸為什么會傾斜的呢？前蘇聯(lián)天文學(xué)家沙弗洛諾夫指出：在地球形成后約一億年，地球軌道近處一個小行星突然闖進(jìn)地外空間，與地球猛烈相撞，由于原始地球沒有大氣層保護(hù)，這顆直徑約1000公里重量達(dá)10億噸的星體以每秒11公里的速度撞向地球，使地球的自轉(zhuǎn)軸發(fā)生了23.5的傾斜，表面溫度升高了1000度。幸虧當(dāng)時地球還沒有生命存在，否則也一定都遭毀滅了。但

60、是這一飛來橫禍結(jié)果反而成了好事，使地球從此有了四季，更適宜生物繁衍生長。證明地球曾受過行星撞擊的另一個事實，是在地殼中的中生代地層和新生代地層的邊界面，發(fā)現(xiàn)了一層含銥較豐富的薄粘土層。銥是比黃金、鉑更貴重的稀有金屬，在地殼中含量極少。而在地核和小行星、彗星中，銥的含量就多一些?？茖W(xué)家認(rèn)為那時（距今約6500萬年前）地球遭到了一顆巨大的鎳鐵隕星的撞擊，它的化學(xué)結(jié)構(gòu)與地核十分相似，因此含銥量比地殼中豐富，從而在地殼中留下含銥量突增的痕跡?？茖W(xué)家還認(rèn)為，當(dāng)這顆巨大的鎳鐵隕星撞擊地球時，由于氣溫的升高，塵埃的彌漫，地球上有75%以上的物種被滅絕，地球險些成為不毛之地，只有那些繁殖率高、適應(yīng)性強的較小物