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"title": "RR Sgr,RU Sgr（人马座RR和RU)"
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赤纬很低的两颗型变星，都在人马座东南部:RR在人马臀部四颗4-5等星60,omega,b,c南2度左右；RU则在更靠南的人马后脚处4等星 iotSgr 东不到一度的地方。 由于赤纬很低，数据非常少，因此急需各位贡献！根据仅有的数据模糊地预测两星都将在9 月达到 6-7 等的极大,因此8月时亮度就可以用小望远镜观测到了。对于南方的爱好者，这个限制还会降低。这两颗星自上个夏天以来已经近半年没有数据了，因此我们强烈建议南方的爱好者尽早对它们进行观测！ 图4:RRSgr证认星图。视野$4 ^ { \ast } 5$度，极限星等11等，证认星图编号4936abti。 图5:RUSgr证认星图。视野$6 ^ { \ast } 6$度，极限星等10等，证认星图编号4936qiy。 RYSgr(人马座RY) 最明亮的北冕座R型变星之一。位于南斗六星中斗口（也就是最靠南)2.6等的zetSgr东南约5度，大致在斗口32与26两星连线1倍处。6月上旬亮度仍保持在极大附近,但作为罕见的RCB变星的明亮个例之一，对它的任何监测都将是有价值的（如果能对它进行较高精度的每两三天一次的测光，你将发现它周期十几天、振幅零点几星等的脉动！)。 图6:RYSgr寻星（大）、证认星图(小)。证认星图视野$3 ^ { \ast } 4$度，极限星等10等，编号4936qkc。
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_1195
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"title": "XOph(蛇夫座X)"
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位于蛇夫座与天鹰座之间，非常适合城市观测的变星。由于位于银河之中，周围特别明亮的星不多，但5-7等星非常密集,因此找星有一定困难。但另一方面,如 图7:XOph证认星图。视野$8 ^ { \ast } 7$度，极限星等9.5等，证认星图编号4936qar。 图8:XOph寻星图。我们在2011年第1期《变星观测攻略之五》曾就这张图提问过X Oph的位置，现在公布答案，并且指出一种寻找该星的方法。当然，读者也可以根据自己的习惯找到它。 果读者有幸在雷雨后的郊外用双筒镜搜索这片天区，将会看到无数星点像钻石一般熠熠生辉、光彩夺目的美景。
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_1196
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{
"title": "SCrB(北冕座S)"
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北冕座本来并不是本季容易观测的星座,但 SCrB刚从暗弱中恢复过来,我们将看到它在西方天空慢慢变亮。位于明亮的alfCrB(2.2等)西侧第一颗构成北冕骨架的亮星betCrB(3.7等，见图9)西北，三颗亮星构成的三角形中间。9月将达到极大，但也愈发接近太阳，不易观测。 图9:SCrB证认星图。视野$6 ^ { \star } 7$度，极限星等11等，证认星图编号4936pzf。
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_1197
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{
"title": "回顾"
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RCrB近期亮度仍稳步上升，6月初已超过13等，预计8月会超过12.5等，也不排除突然增亮的可能。但9月里越来越接近太阳，10月就很难观测了。A (责任编辑李鉴）
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_1198
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{
"title": "发现独居超级恒星"
}
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个国际天文学家小组使用欧洲南方天文台的甚大望远镜在大麦哲伦云中发现了一颗极其明亮的孤立恒星 VFTS 682,其光度是太阳的 300 万倍。之前发现的所有类似“超级恒星"都位于星 的孤立恒星 VFTS 682,其光度是太阳的 300 万倍。之前发现的所有类似“超级恒星"都位于星团中,而它却过着独居的生活。它是孤立地形成的,还是从一个星团中逃逸出来的?无论那种解释都会挑战天文学家对恒星形成的已有认识。 VFTS 682 位于本星系团中最活跃的恒星形成区中,它虽然窄看之下既明亮又炽热,但却并不引人注目。然而新的研究却发现,它所发出的大量能量都被尘埃云吸收或者散射了。尽管从地球上看去呈红色,但拨开尘埃云它其实呈明亮的蓝白色,比之前认为的要亮得多,位列最亮的恒星之列。 除了明亮之外,VFTS 682 也极为炙热,表面温度达$5 0 , 0 0 0 0 c$。如此不同寻常的恒星也许并不会像普通大质量恒星那样以超新星的形式结束自己短暂的一生,而是会产生宇宙中最明亮的爆发$\upgamma$射线暴。 VFTS 682 现在看上去虽然身单影孤,但它距离富星团 RMC 136 却并不遥远,那里也有几颗类似的“超级恒星”。那它是否有可能就形成于这个星团、然后又被抛射出来的呢？天文学家尽管已经发现了这样的“逃逸恒星”,但它们都要比 VFTS 682小得多。 图片正中央的即是超级恒星 VFTS 682,在它的右下方则为富星团 RMC 136。版权:ESO。→ 体 M
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_1199
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"title": "地月岩浆含水量相当"
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个科学家小组使用尖端的二次离子质谱仪首次测量了来自月球的微小球粒熔岩中的水。来自这些新发现的熔融包裹体的数据显示，月球岩浆中的水含量与地球岩浆的相当。 这些包裹体是在月球样本 74220 中被发现的,后者是在 1972 年“阿波罗"17 号任务中所采集的高钛“橙色玻璃土壤",形成于大约37 亿年前的月球火山爆发。这一结果对月球形成的“大碰撞理论"提出了疑问。在这个理论中,地球和一个火星大小的天体在极早期的碰撞产生出了月球，由此月球岩石的含水量应该非常低。而水在确定行星表面的构造行为、行星内部的熔点以及行星火山活动的地点以及喷发方式上扮演了重要的角色。 对于月球乃至整个内太阳系而言,没有样本会比由火山喷发出的火山玻璃更为重要。因为和大多数火山沉积物相比，月球熔融包裹体被束缚在玻璃晶体中,这有效地防止了水和其他挥发性物质在火山喷发的过程中逃逸。这些样本为产生其的月球内部的含水量提供了绝佳的信息。 2008年科学家第一次在月球火山玻璃中发现了有水存在证据，当时的下限是月球岩浆中的原始水含量应该和地球上层地慢中的熔岩相当。在这一研究的基础上科学家们寻找并发现了这些熔融包裹体，证实了这一观点。
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_1200
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{
"title": "宇宙信息"
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口谢 天
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_1201
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{
"title": "美国2016年将进行小行星采样返回"
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地解释太阳系的形成和生命的起源。这个任务被称为 美“起源一光谱解读一资源识别一安全一浮土探测器”，简称OSIRIS-REx"。它将是美国第一个针对小行星的采样返回计划。 小行星是约45亿年前缩成太阳和行星的气体、尘埃云的残留物，包含了来自太阳星云的原始物质。在经历了4年的旅行之后,0SIRIS-REx将会在2020年靠近原始的近地小行星1999RQ36。在距离它还有5千米的地方，这个探测器会开始对该小行星的表面进行为期6个月的详尽勘测，其科学团队会由此选定一个采样地点。OSIRIS-REx会渐渐地飞向它，然后使用机械臂采集超过57克的物质。样本会被装入一个密封舱，于2023年返回地球，降落在美国犹他州的测试训练靶场。在不计算发射费用的情况下，这个任务成本约为8亿美元。 小行星1999RQ36直径约580米，相当于5个足球场的大小。它可能富含碳,而碳是生命所需有机分子中的重要元素。在陨石和彗星样本中已经发现了有机分子，暗示一些生命成分可能源于太空。科学家希望也能在小行星上找到它们。
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_1202
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{
"title": "最遥远天体的新候选体"
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2 009年4月美国宇航局的$\upgamma$射线暴快速反应探测器发现了一个$\gamma$射线暴 GRB 090429B，其131.4亿光年的距离使得它成为了宇宙中最遥远天体的新候选体。 $\upgamma$射线暴是已知最明亮的宇宙爆发。虽然其本身持续的时间最多只有几分钟，但它们的余辉则可以维持数天到数周的时间。对余辉的详尽研究能让天文学家测定出它们的距离。GRB 090429B 的持续时间不足 10 秒,拥有一个相对暗弱的X射线余辉。天文学家使用位于美国夏威夷的北双子望远镜对其进行了观测，发现余辉在红外波段下可见，但在可见光波段下却不可见。 的光谱，它可以提供可靠的距离信息。然而不 个北双子望远镜拍摄的 GRB 090429B 余辉。版权：Gemini Ob- 幸的是，就在分光观测即将开始前，云层遮蔽了余辉。到第二晚，这个余辉已经变得过于暗弱而无法得到有用的光谱了。在之后几天里，它就彻底消失了。 为了确定 GRB 090429B 的距离,天文学家们花了 2 年的时间来仔细检查他们的数据。他们使用双子望远镜和哈勃空间望远镜对 GRB 090429B 出现的位置进行了深度观测。结果显示它极有可能(可能性为 $9 9 . 3 \%$ )是宇宙中最遥远的天体。它所在的宇宙当时的年龄小于现在的$4 \%$ ,只有 5.2 亿年,大小则不足今天的$1 0 \%$ 个OSIRIS-REx的概念图。版权：NASA/Goddard/University of Ari-zona.
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_1203
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{
"title": "在银河系核球中发现蓝离散星"
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美 国宇航局的哈勃空间 望远镜第一次在银河系的核球中发现了一类罕见的恒星——蓝离散星。 “蓝离散星”之所以得名是因为它们似乎滞后于演化的进程，看上去比它们所在的星群更为年轻。虽然在许多遥远的星团以及近距的恒星中已经发现了它们,但之前还没有在核球中见到它们的身影。 目前还不清楚蓝离散星是如何形成的。一个流行的理论认为，它们形成于双星。随着双星中质量较大的 个哈勃空间望远镜在银河系核球中发现的蓝离散星。版权：NASAESAW. Clarkson (Indiana University and UCLA)/K. Sahu (STScl)。 子星演化膨胀，较小的会从它那里获得物质。这会搅动较小恒星的氢燃料，使得它以更快的速度发生核聚变。于是它就会变得更热、更蓝，像一颗大质量恒星。这一发现支持了银河系的中央核球在数十亿年前便停止了产星的观点。那里现在是年老的类太阳恒星以及较冷的红矮星的家，曾经出现在那儿的蓝巨星在很久前便超新星爆发了。哈勃”的观测总共在银河系中央核球区的180.000颗恒星中发现了42个蓝离散星候选体，由亮度和温度推测示它们要比其他核球恒星年轻得多。 这一发现说明，即便核球中存在年轻的星群，它们也非常少。虽然长久以来就怀疑银河系核球中存在蓝离散星，但由于银盘中的年轻恒星也会出现在观测视场中而无法最终确定。新的观测利用银河系核区恒星和前景恒星间运动的差异将两者区分了开。
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_1204
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"title": "早期旋涡星系的绝佳引力透镜像"
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个天文学家小组在一个极为清晰的引力透镜以及强大的凯克Ⅱ望远镜的共同帮助下获得了一个早期旋涡星系前所未有的细节。 引力透镜是大自然最大的望远镜，是由数千个星系所组成的大质量星系团弯曲并放大远处天体所发出的光而产生的。虽然它们能使本无法被看到的早期星系在望远镜的视场中显现出来，但它们也会令这些星系的图像扭曲变形，其结果是无法提供这些早期星系外形的直接信息。 不过距离我们 93 亿光年的小型旋涡星系 Sp1149 是个例外。在哈勃空间望远镜所拍摄的照片中，它的图像被引力透镜放大了22倍,但外形几乎完好无损。Sp1149 成功的秘决在于它相对于引力透镜中星系团的特殊位置，这使得它所发出的光线在各个方向上被等量的弯曲放大了。 个引力透镜放大旋涡星系 Sp1149 的概念图。版权:Karen Tera- 宇宙的年龄只有目前的三分之一,使得它成为了检验不同星系形成和演化模型的理想样本。凯克Ⅱ望远镜的观测揭示出了它的元素分布,尤其是会在较年老恒星聚集区累积的氧。结果显示氧在 Sp1149 的中心更为集中,说明其核心处的恒星率先形成并演化成了该星系中最年老的恒星,而星系盘和旋臂中恒星的形成和演化则较晚。这一发现支持了自内而外的星系演化模型。
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_1205
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{
"title": "圆星系仍在产星"
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地球3,400万光年的椭圆星系M105，意外地发现了年轻的恒星和星团，为星系演化提供了新的认识。 星系通常可以分为两类：旋涡星系和椭圆星系。银河系就是一个旋涡星系，恒星就位于它的星系盘中。盘中含有低温、稠密的气体，它们会以每年一颗恒星的速率诞出恒星。然而，在椭圆星系中，几乎所有的恒星都有数十亿年的年龄，且几乎不含有低温气体，没有恒星形成。 由于无法看到单颗的恒星，天文学家通过观测椭圆星系所发出的所有光线来研究其中的恒星形成。而新的研究则使用了“哈勃”灵敏的紫外观测能力，可以识别出单颗的恒星。这一技术使得天文学家可以观测恒星形成，哪怕形成率低至每100,000年仅形成1颗恒星。 尽管以前的观测并没有在M105中发现恒星形成的迹象，但新的观测却发现了一些极蓝的明亮恒星，它们的质量在$1 0 \! \sim \! 2 0$ 透镜星系M105 个哈勃空间望远镜在椭圆星系M105中观测到了单颗年轻恒星和星团。版权:H.AlysonFord 和 Joel N.Bergman(University 量之间。此外，还看到了不是那么蓝的天体，它们不是单颗恒星而是由许多恒星组成的星团。综合起来，M105中恒星的平均形成率为每10,000年诞生1颗恒星。这些发现也带来了新的问题，例如产星的气体来自何方？未来的观测将会为椭圆星系中的恒星形成过程提供新的认识。
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_1206
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"title": "木星窃取火星形成物质"
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星科学家们长期以来都一直想知道为什么火星的大小只有地球的一半、质量只有地球的十分之一。作为地球在内太阳系的隔』」壁邻居且极有可能和地球同时形成的行星，火星为什么会和地球以及金星具有如此大的差异？ 天文学家通过对早期太阳系的模拟发现,如果木星从它的诞生地向太阳运动 1.5 个天文单位、然后在土星形成的时候再向外迁移到它目前的位置,它就会在约1个天文单位处截断内太阳系的物质分布。这会从该区域中剥离大量的物质,使得火星由此缺少了形成物质,只能最终落得现在的结果。但问题是木星在$2 \sim 4$个天文单位范围内的往返迁移是否和今天在同一区域业已存在小行星带相容呢？ 为了回答这个问题,科学家们进行了大量的数值模拟,结果不仅证明木星的迁移和小行星带的存在相符,还解释了小行星带之前从未被了解的特性。小行星带由极为不同的两大类天体组成:极为干燥的岩质天体以及类似彗星的富水天体。木星的迁移会清理小行星带，随后又以形成于$1 \sim 3$个天文单位间和巨行星之外的天体重新补充小行星带。最终导致了今天小行星带在组成成分上所存在的显著差异。
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_1207
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{
"title": "与银河系极为相似的 NGC6744"
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欧 洲南方天文台 2.2 米望远镜上的大视场成像仪拍摄了星系 NGC 6744的图像。这个令人印象深刻的旋涡星系位于南天的孔雀座,距离我们约 3,000 万光年。但是这幅图像几乎可以当成是银河系的明信片送给其他星系的朋友,因为它和我们的银河系极为相像。 NGC6744几乎是正向对着我们的，这意味着它的结构一览无遗地展现在了我们眼前。如果我们能有办法飞出银河系并从星系际空间回望的话,看到的景象会和它十分接近一一壮观的旋臂缠绕着拉长的星系核，外部则是一个充满尘埃的星系盘。在它的右下方还有一个伴星系 NGC6744A,类似于银河系的麦哲伦云。 NGC6744 和银河系的一大区别在于它们的大小。虽然银河系的直径达到了大约 100,000 光年，但 NGC6744 所能延伸到的范围几乎是这个数字的两倍。它同时也是最大、最近的旋涡星系之一。不过纵然它由 600 亿颗恒星组成，但这些光线却散布在一个较大的面积一一相当于满月的三分之一上,因此在小望远镜中它看上去是一片具有明亮中心的光雾。 个欧洲南方天文台 2.2 米望远镜拍摄的 NGC 6744。版权:ESO。 个金星（左）、地球（中）和火星（右）的大小比较。版权：NASA。 个镁橄榄石雨概念图（从上而下）：箭头所指为原恒星HOPS-68;喷流将镁橄榄石运往外部；镁橄榄石向内回落。版权:NASA/JPL-Caltech/University of Toledo。
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_1208
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{
"title": "原恒星外围的镁橄榄石雨"
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美 国宇航局的斯皮策空间望远镜观测到了在原恒星$H O P S = 6 8$外围落下的微小晶体雨。这些晶体是呈绿色的镁橄榄石,这是第一次在缩的气体、尘埃云中观测到这些晶体。 镁橄榄石是橄榄石硅酸盐矿物中的一种。从宝石到绿沙再到遥远的星系，它们无处不在。“星尘"和“深度撞击"探测器在彗星上也发现了这类晶体。 之前在围绕年轻恒星的行星盘中已经发现了镁橄榄石，但这次发现的却位于原恒星外围正在缩的星云中。那里的温度非常低,只有大约$- 1 7 0 \text { \textdegree } _ { \textdegree }$而形成镁橄榄石所需的温度却达$7 0 0 ^ { \circ } C$ ,和熔岩的温度相近。于是天文学家猜测,这些晶体其实形成于原恒星的表面附近，然后由喷流将它们运送到了寒冷的外围。 这一发现也解释了为什么形成于太阳系外围的彗星也具有同类型的晶体。彗星形成于温度在冰点以下的区域,远低于镁橄榄石的形成温度。对此的解释是,年轻太阳系中的物质被混合了。在太阳附近形成的物质,最终迁移到了外部较冷的区域。或者原太阳的喷流会将它们运送到了外部正在缩的气体云中,它们随后会落向太阳系的外围。在那里这些镁橄榄石晶体掺杂进了彗星中。 （责任编辑李鉴）
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_1209
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"title": "是谁吞噬了银心的恒星？"
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口谢懿/编译 在距离我们超过25,000光年之外有一个近距宇宙中最神秘的地方。它是我们银河系被尘埃所遮蔽的中心，那里挤满了横冲直撞的恒星。天文学家怀疑在银河系的最中央潜伏着一个质量超过太阳400万倍的巨型黑洞。被称为人马座$\mathsf { A } ^ { \star }$的这个超大质量黑洞因其对时空结构的扭曲正在撕裂恒星，引发一场恒星“骚乱”。 类似的超大质量黑洞被认为存在于每一个星系的中心。通过观测恒星围绕它的转动，直到最近我们才确认了它的存在。它为我们在最极端环境下检验爱因斯坦的广义相对论提供了理想的场所。 虽然我们银河系的中心可以作为研究其他星系中所发生过程的实验室，但对银河系中心的首批观测还是给我们带来了许多意想不到的事情。最近的观测显示，银河系的中心还存在着第二个“洞”一 一个只包含一些年轻恒星而没有年老恒星的神秘空白区。 之前对银心的观测发现了几十颗年轻的恒星，它们所发出的明亮蓝色辐射强得足以冲破笼罩它们的尘埃。天文学家认为它们只是更多恒星的冰山一角，大量更年老恒星所发出的微弱光线被年轻恒星的光芒掩盖了。 然而，当三个天文学家小组独立地把他们手中能够穿透银心周围尘埃的红外望远镜对准那里的时候，这一切都改变了。当他们扫视银河系的时候，他们看到了数千颗年老的恒星。但是，当他们观测非常靠近银心的地方时，恒星的数量便出现了锐减，并且发现了一个直径3光年的区域，其中的恒星极为匮乏。
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_1210
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"title": "“洞”的故事"
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这是一个极大的意外，因为它违背了我们对于在银心处该发生什么的设想。人马座$\mathsf { A } ^ { \ast }$周围的引力场被认为强到足以能束缚住它附近的恒星超过数十亿年。那为什么在银心处却没有较为年老的恒星呢？ 最简单而直接的解释是，即使是最新的红外望远镜也还没有灵敏到能检测出这些微弱的光线。但还有一个更令人兴奋的可能性，那就是银心周围其实被许多难以看到的致密天体所占据，例如超新星爆炸后留下的中子星和恒星质量黑洞一一它们几乎不发出辐射。如果这种说法是正确的，它表明在银心形成的绝大部分恒星都是能以超新星的形式结束自己生命的大质量恒星。这将使该区域与我们所观测到的所有其他地方都截然不同。 但是,这个解释也存在问题。其中主要的一个是,这些大质量恒星不会独自形成、长大，少量小质量恒星也应该在那里形成。在这些小质量恒星生命的尽头，它们会演化成应该很容易就能被看到的红巨星。那么，为什么我们还没有看到它们呢？一种可能是，恒星质量黑洞吃掉了所有这些红巨星。但这其实很难奏效，因为它所需要的黑洞质量比银心最内部已知存在的100万个太阳质量还要高。 一个更奇特的解释是，在过去的某个时间，银河系与另一个星系发生了并合，外来的超大质量黑洞吞噬了一些银河系的恒星。此外人马座$\mathsf { A } ^ { \star }$本身也可以造成其周围恒星的缺失。任何进入超大质量黑洞周围约5光分（相当于9,000万千米）距离内的恒星都会被撕裂，由此可能会导致恒星的消失。 图1：钱德拉X射线天文台拍摄的银心区域，人马座A*就位于图中央的白色光斑中。版权：NASA/CXC/UMass/D.Wang et al.。
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_1211
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"title": "町上这个“洞”"
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用人马座$\mathsf { A } ^ { \star }$来解释依然存在破绽,于是有人提出一个稍有不同的方案。经计算发现,围绕人马座$\mathsf { A } ^ { \ast }$的恒星轨道随着时间会变得越来越长、越来越扁。最终，这些恒星会由于过于靠近中央黑洞而被吞噬。不过，这个理论也有问题。由于恒星在不断形成，为了创建一个无星区，你不但要把恒星送入超大质量黑洞的口中,还要阻止其他恒星进入这一区域。但是，很难想出有什么办法能阻挡恒星进入银心。 因此，尽管已经有了很多的想法，但这个谜依旧。目前的天文观测结果也不足以真正地确定这些解释中哪一个最有可能，或者完全排除掉某一个。现在只能假设，那里有个“洞”,但我们不知晓确切的原因。为了找到答案，我们将不得不更靠近银河系中心的这个怪物。 幸运的是，许多技术正在使天文学家能做到这一点。这些技术同时还可以帮助我们实现一个更深刻的愿望一一对爱因斯坦的广义相对论进行检验。广义相对论在行星、恒星和星系附近的影响已经被探测过,每一次它都以优异的成绩通过了测试。至今广义相对论还没有被检验过的地方就是黑洞的极端引力场，那里的空间和时间都遭到了极强的扭曲。通过观测物质究竟是如何落入黑洞的，天文学家希望能判断黑洞是否真的如广义相对论所描绘的那样。 到目前为止最有前景的技术是甚长基线干涉测量（VLBI),它综合了世界各地射电望远镜所接收到的信号来模拟出一个犹如地球一样大的无线。这个虚拟天线可以分辨出天体的微小细节，但即便如此它还没有强大到能识别出这个超大质量黑洞最显著的特征：它的视界。视界是下落的物质一去不复返的地方，银心区这个超大质量黑洞的视界约1500万千米，相当于地球到太阳的距离的十分之一 一这在天文上根本微不足道。即使是迄今最好的人马座$\mathsf { A } ^ { \star }$的图像,仍然比这个精度模糊了3倍。 不过,有一个办法可以提高 VLBI 的分辨率,那就是在比现今所用厘米波波长更短的波段观测。通过在1.3毫米甚至 0.87毫米的波长上来观测，这项技术应该最终能够看到视界附近正在发生的事情。 即便如此，事情也不会这么很容易。我们试图观测的射电波是由盘旋着掉入超大质量黑洞的电离气体所发射出的。为了在 图2：对银心附近恒星的观测。实心圆圈为观测到的恒星位置，虚线是由观测结果推算出的轨道。可以看到迄今只有SO-2完成了绕银心转动一周的运动。版权：Keck/UCLA Galactic Center Group。 这个黑洞附近检验广义相对论，我们不得不首先用计算机来模拟螺旋运动的气体，预测它的射电辐射，并与观测结果相比较。VLBI是一种很有前途的技术，但它不可能给我们提供一个干净的信号。这是它恼人的地方。 其他天文学家则发现了一条更干净地探测人马座$\mathsf { A } ^ { \star }$的途径：观测围绕它公转的单颗恒星。他们已经观测了距离银心100光天范围内20颗极为明亮的恒星的轨道。 在这其中有一颗恒星极为突出，它被称为S0-2，质量达太阳的20倍。S0-2是唯一一颗已经被观测到围绕银心公转一周的恒星，完成这一旅程它花了15年的时间。由此，天文学家计算出银河系中央超大质量黑洞的质量是太阳的430万倍，略高于原先的估计。 请不要忘记，直至现在这仍是银河系中心存在一个超大质量黑洞的唯一间接证据。由于它的引力影响着附近恒星的运动，因此我们知道那里有某个大质量天体，而最有可能是一个黑洞。但我们同样也需要直接的证据来确定。现在的希望是，像S0-2这样的恒星不仅将为此提供证据，而且还能让我们来检验最受我们青睐的黑洞理论。 其中之一就是黑洞无毛定理。它认为黑洞其实非常简单，用它的质量以及自转的速度就足以对其进行充分地描述。有理论物理学家建议，通过研究银心超大质量黑洞附近恒星的轨道，就可以检验这个定理，进而验证广义相对论。一个方法是观测一颗 图4：欧洲南方天文台4架甚大望远镜组成的干涉仪将综合来自4架望远镜的光线，追踪物质掉入黑洞前的最后一刻。版权：G.Hudepohl (atacamaphoto.com)/EsO。 图3：根据黑洞无毛定理，用质量、自转和电量即可描述一个黑洞的所有特性。不过在现实宇宙中，黑洞很容易就能通过吸积异性电荷来呈电中性，因此这三个量中就只剩下了质量和自转。版权：NASA。 恒星围绕银心公转许多圈。爱因斯坦的理论预言，这颗恒星轨道中最靠近银心的那一点的位置会随着时间逐渐变化。如果无毛定理正确，那么这个“进动”的速率就只取决于黑洞的质量和自转速度，而和其他的无关。如果能追踪两颗恒星的轨道那就更妙了。这样就你可以使用这两颗恒星的轨道关系来消掉黑洞的质量，由此进动将只依赖于黑洞的自转。如果事实证明进动其实依赖更复杂的东西，那么无毛定理就将被证明是错误的。如果真是这样的话，那么广义相对论也将同样被证明是错误的。因此，其科学回报是很高的。 另一种检验相对论的方法是使用脉冲星。这些超新星爆炸 遗留下的超高密度天体会以极高的速度自转，每转一圈其犹如灯塔一般的射电波束就会扫过天空。这使得它们成为极其精准的授时工具。如果在银心处存在脉冲星，那么我们也许能够检验另一个相对论效应一一引力时间膨胀，即在大质量天体周围的弯曲时空中时间流逝得较慢。探测到这个效应，我们就有了存在一个超大质量黑洞的证据。
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amateur_astronomer
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"title": "新的目标"
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不幸的是,脉冲星本身极为暗弱,这使它们难以在多尘的银心处被发现。但天文学家正开始尝试探测银河系中所有的脉冲星，很有希望会在银心找到它们。 广义相对论目前还没有受到威胁。到目前为止,S0-2是唯一 一颗轨道在人马座$\mathsf { A } ^ { \star }$附近1光天之内的恒星。要真正探测这个超大质量黑洞周围的时空，我们还需要观测更多靠近银心的恒星。 为此天文学家目前正在升级由夏威夷两架10米凯克望远镜所组成的红外干涉仪。与此同时，他们还正在建造一台仪器，它能够综合来自欧洲南方天文台四架甚大望远镜所收集的近红外辐射,进而以前所未有的分辨率测量这些暗弱的天体。他们希望由此能观测到位于几倍于超大质量黑洞视界直径范围内运动的恒星。这台仪器预计会在2013年投入使用。 数十亿年来在银河系的中央一直隐藏着它最深的秘密。不过,也许要不了几年我们就能直击这个超大质量的黑洞。A 黑洞可以用这样的语句来描述，,有这样一团致密物质，如果其引力场强大到足以使时空完全弯曲而围绕它自身，因而任何东西（甚至光)都无法逃逸，,这就是所谓的黑洞。 漫谈粒子和宇宙（十四）
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{
"title": "黑洞：从跃然纸上到深空搜索（上）"
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净梵
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{
"title": "“黑洞”概念的形成"
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上一期本栏目文章曾介绍，老年大质量恒星的星核在自身重量的作用下迅速地收缩，会发生突然爆炸；当恒星核中所有的物质都变成中子时，收缩过程立即停止并被压缩成一个密实的星球一一中子星，它似乎是物质缩到小到令人难以置信的空间的结果。警如具有太阳质量这么大的天体竟可以给挤压到只有一个半径只有约2.9千米以内的球体中。天体是不断地演化的，中子星当然不是所有大质量恒星的最终归宿，大自然创造了一个更大的奇迹一—黑洞。 根据现代天体演化理论，质量过大的白矮星很不稳定，强大的引力相互作用会使它继续压缩而变得更加致密，压缩的结果是最终可能只剩下中子。如果更多的物质累加到中子星中，中子星的引力就会增加到某个足以克服中子星简并压的程度，从而使星体进一步塌缩。塌缩的最终结果是，整个形体浓缩成为一个密度达到奇点（也就是达到无穷大）的天体。围绕这个奇点的就是黑洞。 黑洞可以用这样的语句来描述，即有这样一团致密物质，如果其引力场强大到足以使时空完全弯曲而围绕它自身，因而任何东西（甚至光)都无法逃逸，这就是所谓的黑洞。第一位提出可能存在引力强大到光线也不能逃离的天体的人是英国科学家约翰·米切尔。但也有学者认为，黑洞研究的发端可追溯到大科学家牛顿，根据牛顿发现的万有引力定律（以及光的微粒理论）,某一天体上的物体如果要挣脱该天体的引力束缚，必须达到一定的速度，该速度称之为逃逸速度，例如地球的逃逸速度为每秒11.2千米。牛顿曾经把光设想为犹如小型炮弹的微小粒子（现在叫光子）流。 1783年，英国物理学家约翰·米切尔假定，这些光粒子应该像任何其他物体一样受到引力的影响。他针对假如有人垂直向上射出一个粒子（或者炮弹），它上升之后又返回落下这件事，进行了如下的论证：如果初始往上的速度超过称作逃逸速度的临界值，引力将永远不够强大到足以停止该粒子，而它将飞离远去；对于地球而言逃逸速度大约为每秒12千米，对于太阳则大约为每秒100千米。这两个速度都比真正的炮弹速度高出许多， 理论模型之一：恒星级黑洞与中等质量黑洞的形成示意图 但是它们和光速相比就显得很可怜，后者是每秒30万千米，这样，光可以从地球或者太阳轻而易举地逃逸；然而，米切尔论断，可以存在比太阳更大质量的恒星，其逃逸速度超过光速，因为任何发出的光都被这些恒星的引力施电回去，所以人们就不能看到它们。需要说明的是，丹麦天文学家罗默早在100多年前就精确测量过光速，所以米切尔得以计算一个具有太阳密度的天体必须多大才能使逃逸速度大于光速。 米切尔再一次具有先见之明的评论中说过，虽然这样的天体是看不见的，但“如果碰巧任何其他发光天体围绕它们运行，我们也许仍有可能根据这些绕行天体的运动情况推断中央天体的存在”,如果这种天体存在于双星中，那将最容易被发现。他把这种天体叫做“黑暗星”（现在叫做“黑洞”）。 1796年，法国著名的数学家和天文学家拉普拉斯发表了类似米切尔的结论。他提出，根据万有引力定律计算，一个直径比太阳大250倍、密度与地球相当的恒星，其引力场将强得足以俘获它所发出的所有光线，从而成为“暗天体”。事实上，米切尔和拉普拉斯的上述理念正是基于牛顿的经典物理学。牛顿理论中的时间是绝对的,不管发生任何事件它都正常流逝。这样,在经典的牛顿图象中它们不影响人们预言将来的能力。但是，在爱因斯坦广义相对论中情形非常不同，这就是大质量物体会使得“时空弯曲”"的薪新概念。
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{
"title": "形成恒星级黑洞"
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除了氢分子。气体云中的其他分子都会以发光形式辐射能量，从而导致气体降温收缩形成恒星这些恒星在它们终结时发生超新星爆发，留下的恒星核就是“恒星级黑洞”。 现今的宇宙中通常是不会诞生出质量超过太阳质量100倍的恒星，只有在恒星骤增区域等极少数场合才有可能通过内爆式并合而产生超大质量的恒星（A）。然而在宇宙初期形成第一代恒星时，由巨大的星云形成超大质量的恒星反而是很正常的事情（B）。这些超大质量恒星在终结时发生超新星爆发，留下的核就是“中等质量黑洞”。
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{
"title": "黑洞：具有封闭视界的天体"
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1915年爱因斯坦提出广义相对论，广义相对论将引力解释为时空在物质近旁弯曲的结果。德国天文学家卡尔·史瓦西于1916年初提出了广义相对论球对称引力场的解析解，并在其中提出了黑洞设想。史瓦西可谓最先对爱因斯坦理论结论进行分析的人之一。史瓦西计算了球形物体周围时空几何特性的严格数学模型,将他的计算寄给了爱因斯坦,后者把论文交给了普鲁士科学院。 按照史瓦西的解，质量为M的不旋转球形天体存在一个临界半径Re，叫做引力半径（现在叫做史瓦西半径）,这个半径内外时空性质完全不同，在Re的里面，时空弯曲是如此厉害，以致光线也不能逃逸出去，因而成为看不见的“黑洞”。史瓦西的计算表明,对任何质量都存在一个临界半径，它对应时空一种极端的变形，使得如果质量被挤压到临界半径以内，空间将弯曲到围绕该物体并将它与宇宙其余部分隔断开来。它实际上成为了一个自行其是的独立宇宙，任何东西（光也在内)都无法逃脱它。以Re为半径的球面，可叫做黑洞的“视界”，一切物体一旦进入视界，就都丧失了它的个性并无法让视界外的观测者感知，这称之为“史瓦西黑洞”。 史瓦西认为，在极致密天体或大质量天体周围某一区域内，逃逸速度等于光速，任何物质和辐射都不能逸出。一般认为，史瓦西利用广义相对论方程求得一个描述球对称天体附近时空结构的解，为黑洞的研究拉开序幕。后来美国科学家奥本海默等人通过科学计算，证明大质量恒星在引力毋缩下可以形成黑洞。 1939年，奥本海默等人根据广义相对论研究恒星的缩问题。对于一个足够大的恒星内核,缩必须继续，但这将得到什么结果呢？奥本海默认为既然一个静态的解是不可能的，就应当去寻找一直随时间变化的解，即连续的收缩。对这种极端的物质存在形态，奥本海默等人认为收缩将是不可抵挡的。同时，任何逃逸出的辐射将受到越来越强的引力红移,为了克服引力，光的波长变的越来越长。观察者将看到缩中的星体将发出越来越红、越来越暗的光。奥本海默当时的研究结论是：“恒星将逐渐把自己与外界的观察断绝开来；仅剩下它的引力场还存在着。”奥本海默证明，一颗质量足够大的恒星（超过太阳质量的3.2倍），在自身引力的作用下，将能缩到它的引力半径范围之内，它发射出的光线或其它粒子，都不能逃出这个范围。后来，人们把这个极限简称为奥本海默极限。 直到20世纪60年代，天文学家才开始认真地考虑这种极端的物体是可能存在的，1967年，美国普林斯顿大学物理学家惠勒(JohnWheeler)教授给这种物体命名为“黑洞”，他激发了这个领域中的大量的现代研究，从此“黑洞"这个名字就传开了。印度天文学家钱德拉塞卡在1983年获得诺贝尔奖的颁奖仪式上曾这样定义黑洞：黑洞将三维空间分为两个区域，一个是以被称为视界的二维光滑曲面为边界的区域，一个是视界以外渐进平直的外区域，而且内区域中的点不能与外区域中的点交换信息。黑洞的视界仅为一几何界面，无实体，不象恒星表面是一个有形界面。 恒星演化理论认为，恒星最初主要含有氢元素，恒星内部的氢原子时刻发生相互碰撞，发生核裂变或核聚变。由于恒星质量 很大，核聚变产生的能量与恒星万有引力抗衡，以维持恒星结构的稳定。由于核反应，氢原子内部结构最终破裂并组成新的元素一一氨元素；接着，氨原子也参与核裂变与核聚变，改变结构，生成锂元素。如此类推，按照元素周期表的顺序，会依次有铍元素、硼元素、碳元素、氮元素等生成。直至铁元素生成，该恒星便会塌。这是由于铁元素相当稳定不能参与裂变或聚变，而铁元素存在于恒星内部，导致恒星内部不具有足够的能量与质量巨大的恒星的万有引力抗衡，从而引发恒星塌，最终形成黑洞。 有研究认为，黑洞可能是由质量大于太阳质量20倍以上的恒星演化而来。当一颗恒星衰老时，它的热核反应已耗尽中心的燃料（氢），由中心产生的能量已经不多了。这样，它再也没有足够的力量来支撑外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下，核心开始缩，直到最后形成体积小、密度大的星体，重新有能力与压力平衡。物质将不可阻挡地向着中心点进军，直至成为一个体积很小、密度趋向很大。而当它的半径一旦收缩到一定程度(一定小于史瓦西半径），巨大的引力就使得即使光也无法向外射出，从而切断了恒星与外界的一切联系，于是，黑洞诞生了。 黑洞并不是黑的，也不是一个空洞，它是一个实在的天体。黑洞的基本定义是，它是一个具有封闭视界的天体,外来的物质和辐射能进入视界以内，但视界内的任何物质都不能跑到外面。这个视界就是黑洞的边界。如果能够在外部从容地观察，我们就会看到一片有边界的绝对黑暗，那里好像一个“洞”。
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{
"title": "黑洞主要特征及搜寻"
}
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中子星和黑洞的重要不同之处，是中子星有一个固体表面，而黑洞则没有。研究发现，在双星系统中，伴星的物质掉落中子星的表面时会释放巨大能量，而物质掉落黑洞时，则会与它所拥有的能量一同消失于视界之中；因此，含有中子星的双星系统所发出的X射线强度总是较高，而光谱也有不同的特征。事实上，黑洞在吸积物质过程中所吞噬的能量，可能较过程中所辐射的能量高出百倍。天文学家已经几乎可以肯定很多X射线双星所包含的黑暗天体是黑洞而非中子星。 已有的黑洞研究理论表明，一个黑洞的行为仅由其三个特性所规定：它的质量、它的电荷和它的自转（角动量）。对于无电荷、无自转的黑洞，用爱因斯坦方程式的史瓦西解描述。对有电荷、无自转的黑洞、无电荷、有自转的黑洞以及有电荷、有自转的黑洞，科学家均有相应的理论解来描述。总之，黑洞没有其他特性，这已由“黑洞无毛”这句名言所概括。一般说来，现实的黑洞大概应该是有自转而无电荷，所以著名的克尔解”最令人感兴趣。克尔解是对不带电荷的黑洞的数学描述，是最可能存在于我们的宇宙中的一类黑洞。爱因斯坦广义相对论方程式的这个解是新西兰人罗伊·克尔求出的。克尔在求解方程式时纯粹从数学考虑出发，他当时并未期望得出任何有物理意义的结果，但却发现他的解说明了时空是如何被自转黑洞拖看旋转的。其结果之一是，黑洞中心的奇点不再是一个数学点，而是一个环。根据方程式，有可能俯冲通过这个环而出现在另一个时空区。这使人们想到有可能利用黑洞作为时间机器。后来，出现了“虫洞”概念，即通过时空结构的假想通道。虫洞可以想象为通过时空的捷径即连接两个黑洞或一个黑洞和一个白洞的宇宙通道。 图A：太空画：一个典型的X射线双星系统由一颗较大的恒星和一个绕它运动的黑洞组成。黑洞通过引力剥夺并吞噬恒星物质。物质在流向黑洞时形成一个热的旋转盘，大量X射线从盘中发射出来。图B：天鹅座X-1双星系统。左边是天鹅座X-1双星系统的X射线照片，这是科学家们第一个怀疑是黑洞的天体。此照片由美国宇航局马歇尔空间飞行中心的一个小组于2001年5月23日拍摄；右图为天鹅座X-1的射电图像，十字叉的位置标示出黑洞的位置。图像左侧（东侧）是一团稠密的气体云，属于星际尘埃物质。天鹅座X-1中的黑洞发出的强大喷流已经在这些气体云中吹出了一个“气泡，向黑洞的北侧和西侧（右侧）膨胀。图C：借助欧洲南方天文台的甚大望远镜以及美国宇航局钱德拉X射线空间望远镜的数据，天文学家们发现了一个迄今已知最强大的黑洞喷流。该黑洞吹出了一个一个巨大的炽热气泡，直径达1000光年。这比任何其他微类星体要大上两倍，能量则要高出数十倍。该黑洞属于一个双星系统。图D：这张2010年11月15日发布的照片显示的是距离地球5000万光年的M100星系，图中箭头指的是超新星SN1979C的位置，天文学家报告说，他们在这里观测到已知最年轻黑洞存在的迹象。图E：这张艺术画显示了名为GRS1915+105的双星系统，在其吸积盘中发现了时空链的证据。位于吸积盘中心的一个10倍太阳质量的黑洞正从邻近的伴星上窃取气体。这些气体在盘旋着落入黑洞的过程中被加热，放出X射线辐射。 现在一般认为，黑洞和中子星都是大质量恒星发生超新星爆发时垂死挣扎中产生的。计算表明，任何质量大致小于3倍太阳质量（奥本海默极限)的致密超新星遗迹可以形成稳定的中子星，但任何质量大于这一极限的致密超新星遗迹将缩为黑洞。如果这样一个天体碰巧在绕一颗普通恒星的轨道上，它将剥夺伴星的物质,形成一个由向黑洞汇集的热物质构成的吸积盘。吸积盘中的温度可以升至极高，以致它能辐射X射线，从而使黑洞被探测到。 宇宙中有一些重要的黑洞搜寻对象，这就是是致密天体因为吸食伴星物质而形成的吸积盘。如果发现一颗恒星一颗黑暗的天体互相绕着对方旋转，而从光谱分析轨道，发现黑暗天体的质量大于太阳的3倍，那么这个黑暗天体便很有可能是一个黑洞。人们常以质量大于太阳的3.5倍作为判别黑洞的标准，是因为从理论上得知，其他致密天体（如中子星)的质量都不可能超越这个上限，否则它们便会因为本身的引力而塌缩成黑洞。不过，从光谱分析决定黑暗的伴星的质量并不是一项很容易的观测工作。对于中子星和黑洞来说，庞大的引力使吸积盘内物质的温度大幅上升，发出能量很高的X射线。因此观测星空中的X射线源成为寻找双星系统中的中子星或黑洞的最重要方法。 一个典型的X射线双星系统由一颗较大的恒星和一个绕它运动的黑洞组成。黑洞通过引力剥夺并吞噬恒星物质。物质在流向黑洞时形成一个热的旋转盘，X射线就是从盘中发射出来的。 天文学家于20 世纪七八十年代才开始有系统地通过观测,在双星系统中寻找黑洞存在的证据。例如,著名的天鹅座X-1 双星系统就是最早被怀疑为恒星级的黑洞。 今年有观测证据表明，一颗名为SN1979c的超新星在31年前爆炸产生的残骸构成了迄今已知宇宙中最年轻的黑洞。该超新星位于距地球大概5000万光年远的M100星系，在1979年被一位业余天文爱好者发现。这颗在1979年发生超新星爆发的恒星正处于形成黑洞的理论质量限额（即相当于太阳质量的20倍左右)的边缘。 一般说来，超新星爆炸以后，残留的物质或是形成黑洞，或是变成密度极高的中子星。令世人关注的是，美国宇航局2010年11月16日宣布，钱德拉X射线空间望远镜的最新观测似乎倾向于SN1979c超新星最终形成了黑洞。随着物质不断坠入黑洞，它被加热至数百万度，释放出X射线。如果原为SN1979c超新星的物体是中子星，它释放的X射线的亮度会随时间逐渐暗淡,如果它是黑洞,X射线几乎与以前一样明亮,因为黑洞在不断吞噬新物质。最新观测结果显示，SN1979c在1995年至2007年释放的X射线的亮度始终如一,所以，这个物体是黑洞的概率绝对更大一一虽然它仍有可能是一颗高速旋转的中子星，不断喷发剧烈的高能粒子风。（待续）$J _ { s } ]$ (责任编辑李良） 最近，法国科学家宣布，“格雷斯581d"经过模拟实验证实为首颗太阳系外宜居星球。面对浩瀚无垠的宇宙，根据“存在即合理"的推论，对于任何动物、植物、以至于微生物来说，应该都会有一个最合适其生存的环境。如果把地球上所有生物以及它们在不同演化阶段所需要的不同条件加以总结，将这些条件扩展到所需行星的条件、太阳的条件甚至是恒星系的条件等，自然就有了“宜居行星”以及“宜居带”等概念。
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"title": "新发现：首颗系外宜居行星——“格雷斯581d”"
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据2011年5月16日法新社报道，法国国家科学研究中心近日宣布发现了首颗太阳系外的生命宜居星球一—“格雷斯581d"（Gliese581d）。“格雷斯581d"其实并不是一个新发现，早在2007年人们就知道它了，只是那时它并没有被列为搜索宇宙生命的候补星。“格雷斯581"属于地球近邻恒星之一，距离我们大约20.5光年，人们在这颗恒星周围已经发现了6颗行星。 “格雷斯"的英文名为Gliese,是“格雷斯近邻恒星表”的简称。它最早由德国天文学家威廉·格雷斯于1957年编录出版，后来经他本人和其他天文学家不断修订，目前已包含距离太阳25秒差距（约等于81.5光年)内的9000多颗恒星的数据，成为广 些地方是永久白天，有的地方是永久黑夜。因此它被排除在宜居行星候选名单之外。 但是，法国国家科学研究中心的气候科学家罗宾·伍兹沃斯博士及其同事，根据对这颗系外行星的气候模式进行的计算机模拟结果发现，这颗行星确实存在适合生命生存的条件。 法国国家科学研究中心在近日的新闻稿中说，“格雷斯581d”拥有浓厚的二氧化碳大气层，温暖的程度足以形成海洋、云团和降雨。这是一颗布满岩石的行星。“格雷斯581d"的轨道位于该恒星“宜居区”的边缘，这里的温度恰好让水维持液态。科学家所做的模拟情况显示，“格雷斯581d"的环境条件使它能够支持类地生物的生存。由此可以认为，这颗行星位于所在恒星系 首颗系外宜居行星“格雷斯581d”"以及所在的“格雷斯581"行星系与太阳系比较示意图之一。由于中央恒星更小、更暗,它的可居住带要比太阳系小得多,在水星轨道之内。 泛使用的星表。和其他各种各样的星表一样,格雷斯星表中的恒星也以“星表名称$+$数字编号”的方式命名，“格雷斯581”就是其中编号为581的那颗恒星，它周围的行星则以英文字母按发现顺序命名，第一颗行星通常不命名为a，因为a代表的是主恒星本身。 几年前，有些科学家研究认为，“格雷斯581d"所接受的恒星辐射量不到地球从太阳得到的辐射量的三分之一，而且可能被“潮汐锁定”，也就是说，该行星有一面永远面向恒星，所以有 统的宜居带，可能适合生命存在。宜居带是指行星距离恒星远近合适的区域，在这一区域中，恒星传递给行星的热量适中，行星既不会太热也不太冷。 罗宾·伍兹沃斯说：“这一发现意义重大，因为这是首次运用气候模拟方式证明一颗行星可能存在适合生命生存的环境条件。”“格雷斯581行星系统尤其让我们感到兴奋，因为它距离太阳系相对较近。因此，随着望远镜技术的持续进步，未来我们将有可能直接在其上面寻找生命的迹象。”
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"title": "宜居条件：首先是液态水"
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寻找系外生命宜居星球是一项激动人心的工作，研究表明，生命的形成不能缺少一些基本因素一一即“生命宜居"的一些必备条件。太阳系生命宜居区的关键在于地表有液态水长久持续地存在。液态水是地球上最宝贵的资源之一，地球表面$7 0 \%$以上是水，地球上各种生命包括人类的祖先均来源于水。水是人们用得最普遍的物质，没有水就没有生命。 尽管水的行为复杂又独特，它却是又小又简单的分子。它由两个氢原子分别和氧原子键合而成。水分子的三个原子形成104.5度角。正是由于水分子呈角分布，因而分子不对称。在负电荷周围，正电荷不均匀分布。作用不能互相抵消，两者都有自己 撞和反应的介质。水被称为万能溶剂，尤其适合溶解生命世界中的许多物质。如果没有液态水,生命肯定进化不了。生命在进入陆地之前在海洋中产生并生存了数亿年，这也充分地证明液态水的重要性。 水很容易流动，而且溶解力很强，水能够溶解各种各样的物质，生命体必须不停地进行各种各样的化学反应才能维持生命，而溶解许多物质的液态水就能够提供进行这些化学反应的环境。例如试管胎儿需要在母体羊水中成长。各种各样的物质还必须在生命体内不停地移动，而这些物质只有溶解在液态水中才能有效地被转移。人体的$6 0 \%$是液体,其中主要是水,例如血液中,水占$9 3 \%$，可溶解营养素、激素和代谢产物，在人体细泡中循环；水对人体健康至关重要，人体不能缺水，一旦失去体内水分$1 0 \%$，人体生理功能即严重紊乱；如果失去水分$2 0 \%$，人很快就会死去。所以有人指出，一个人终生保持强健体魄,最紧要、最简便易行的方法是每天把水喝足。 既然生命离不开水,所以在某种意义上来说，搜寻地外生命的实质就是搜寻宇宙中哪里有液态水。人们首先考虑到行星表面是否存在液态水，第一个宏观因素是行星到中心恒星（如太阳)的距离。例如地球的姊妹星一一金星，由于它距离太阳太近，其高温的表面不可能有液态水，而在地球外侧的火星距离太阳又偏远，其表面的水常常冻结成固态冰。所以说，生命宜居行星接受恒星所辐射的热量即不会少的使水结冰，也不会多的使水沸腾，刚好维持一个液态的海洋。 这是法国国家科学研究中心发布的一幅模拟图,显示“格雷斯581d"表面的温度分布。图中蓝色表示较低的温度,红色表示较高的温度。图中很多箭头则表示在距离地面2000米处的风向。 “格雷斯 581"的行星系天体与太阳系天体比较示意图之二，“格雷斯 581d"位于宜居带内。 的电荷中心。分子有正负极,这是有极分子，化学家称为偶极子。事实上,水是一种特殊的有极分子,其有极属性比几乎其他所有分子都明显，因而水分子呈非线性，且呈角分布，这方面哪怕稍有差池，生命就不会存在。假如水分子不是呈角分布，无极性，就不会很黏。水的沸点将特别低，如果水分子无极性，估计在$- 6 5$摄氏度就会沸腾，那么在地球的所有温度下水就应该是气体。地球上的生命经过了复杂的分子形成过程，这个过程叫化学演变。这一过程涉及许多不同混合物的混合和反应。这时，液态水是任何物质无法与之相比的最好物质，它能够溶解物质，提供相互碰
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"title": "宜居行星：大气层和陆地不可缺少"
}
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太阳系最初是一团巨大的尘埃和气体一一即星云。这些气体主要是氢和氮，氢占$9 0 \%$ ,氨占$9 \%$ ,其余的$1 \%$是氧、碳、氮、氩、硫、硅、镁、铝、铁和镍等元素的混合物。早期的太阳星云在自身引力的作用下逐渐凝聚，中间部分聚集了最大质量，演变成为太阳，它反映了原始星云的成分主要是氢和氮。此外，太阳原始星云的其他区域分裂成许多块，逐渐凝结成行星（及其卫星）、矮行星和彗星等太阳系小天体。许多元素化合成化合物组成行星和类似行星和很多卫星的坚实材料。就气体组成来说，氧十分活 跃，化学性质不稳定，它和氢结合为水蒸气。剩余的氢和氮结合为氨气，和碳结合为甲烷。这些过程结束后，还剩下较多的氢。氨和氩特别不活跃，化学性质稳定，不和其他元素反应。 在太阳系演化的过程中，构成行星及其卫星的材料不断地收缩。作为原始大气的一部分或后来的化学反应所形成的大部分气体混合物都被吸收到这些天体的坚实成分中。由于重力不断地挤压，这些气体向外渗透，就像从海绵中挤出的水一样，它们包围着行星及其卫星的固体部分，用气体包围层即大气层将其覆盖。大气层主要成分是氢、氨、甲烷和水蒸气（早期演变过程中的地球也有这种大气层）。大气层的形成和保持对于生命宜居都十分重要。行星或者卫星能否抓住组成大气层的分子并且阻止其进入太空主要取决于这样几个因素，即天体的质量和大小、温度（行星温度越低越容易保持大气层）和气体分子的类型（质量较大的分子或较重的分子容易被拉住）。 科学家认为，质量的大小决定了天体的引力，或者说天体表面的重力。行星或卫星的重力吸引气体分子，阻止分子向太空逃逸。在地球上，气体分子只有在达到每秒11.2千米的速度时才能克服地球重力进入空间。事实告诉我们，保持大气不能只考虑逃逸速度或天体的质量和大小。例如土卫六，它的逃逸速度比水星和月球低，但是它有浓密的大气层，这主要归因于温度。土卫六以及海王星卫星、冥王星等天体由于远离太阳，十分寒冷，大气层的分子运动缓慢，比较容易被拉住。反之，水星和月球距离太阳近，温度很高，加上表面重力低，而组成大气层的分子运动太快无法拉住。太阳系许多卫星都没有大气层，均因质量和表面重力太低而无法维持。 此外，组成大气层的气体类型对保持大气层也起着重要的作用。举例来说，我们想象一下，有一段大气层，其拥有的气体分子像台球桌上被球杆击打的彩球一样随便跳跃；它们碰撞时，发生动能的相互转移。碰撞时,较轻的分子（氢和氨是最轻的气体分子)获得的速度高于质量大的分子。因此，碰撞时，它们达到逃逸速度的可能性更大。位于大气层外缘的分子不容易和其他气体分子相撞，也将逃逸到空间。所以说，行星或卫星保持大气层的能力还取决于组成大气层的分子类型，即天体容易拉住质量较大或较重的分子，而不容易抓住较轻的分子。 我们的地球很幸运。在地球引力作用下，有大量的气体聚集在地球周围，形成数千千米厚的大气层。气体密度高度的增加而变得愈来愈稀薄。探空火箭在3000千米高空仍发现有稀薄大气，有学者认为，地球大气层的上界可能延伸到离地面6400干米左右。据科学家估算，大气质量约6000万亿吨，差不多占地球总质量的百万分之一，其中包括：氮$7 8 \%$、氧$2 1 \%$、氩$0 . 9 3 \%$、二氧化碳$0 . 0 3 \%$氛$0 . 0 0 1 8 \%$，此外还有水汽和尘埃等。根据各层大气的不同特点（如温度、成分及电离程度等）,从地面开始依次分为对流层、平流层、中间层、热层（电离层）和外大气层。 靠近地表的一层大气层，空气的运动是以上升气流和下降气流为主的对流运动，称为对流层。它的厚度不一，其厚度在地球两极上空约为8千米，在赤道上空约为17千米，是大气中最稠密的一层。大气中的水气几乎都集中于此，是展示风云变幻的“大舞台”：刮风、下雨、降雪等天气现象都是发生在对流层内。对流层上面，直到高于海平面50千米这一层，气流主要表现为水 平方向运动，对流现象减弱，这一大气层叫做平流层（又称同温层）。这里基本上没有水气，晴朗无云，很少发生天气变化，适于飞机航行。在$2 0 \sim 3 0$千米高处，氧分子在紫外线作用下，形成臭氧层，像一道屏障保护着地球上的生物免受太阳紫外线以及一些高能粒子的袭击。 平流层以上，到离地球表面约85千米，叫做中间层，又称散逸层。中间层以上，到离地球表面500千米，叫做热层。在这两层内，经常会出现许多有趣的天文现象，如极光、流星等。人类还借助于热层，实现短波无线电通信，使远隔重洋的人们相互沟通信息，因为热层的大气因受太阳辐射，温度较高，气体分子或原子大量电离，复合机率又少，形成电离层，能导电，反射无线电短波。热层顶以上是外大气层，延伸至距地球表面上千千米处。这里的温度很高，可达数千度；大气已极其稀薄，其密度为海平面处的一亿亿分之一。 除了大气层之外，一个由智慧生命居住的天体，陆地是一个不可或缺的基本条件。因为陆地为技术文明的形成和发展提供了必要的物质基础。从人类文明的形成和发展来看，先是有石器的使用，继有铜、铁等金属的利用，然后又有电和原子能的利用。而所有这些都是来自地球物质的供应，如果地球没有这些资源，人类文明岂能有当今的科技成就。所以说，为满足智慧生命发展所需要的资源，一个拥有高技术文明的行星，其陆地应该是由硅酸盐等重金属物质（俗称“土物质”)构成，而不是主要由“冰物质”构成的陆地。在关于外星智慧生命的讨论中，曾有人设想在一个重力比地球大的天体上，会有像丹麦童话“小美人鱼”式的外星人，他们利用海水的浮力来抗衡重力的影响。无论海洋生物智力有多么发达，多么高超，如果他们始终生活在水中就无法掌握用火的技术。而没有在陆地上使用火的技术，也就不会有高度发达的文明星球的诞生。
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{
"title": "行星磁场、巨型气态行星都是“保护神”"
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我们的地球拥有磁场，地磁场像一把天然保护伞，对地球生命可谓“呵护备至”。地磁场对地球生命的保护主要表现在两个方面，首先，地磁场阻挡了来自太阳的连续微粒辐射一一太阳风。太阳的外层大气一一日冕处于高温膨胀状态，连续不断地向外发出具有超音速的，以电子、质子和一些元素离子组成的物质流即太阳风。在地球附近太阳风的风速最高可达到每秒800千米左右。相比之下，我们地球上的12级台风的风速仅为每秒33米以上，只是太阳风风速的十万分之一的量级。如果它不受任何阻拦地长驱直入吹向地球，势必给地面生命带来严重的威胁。地磁场像一个巨大的太空防护伞一般，把强劲的太阳风阻挡在地球磁层之外。一些侥幸冲破防线进入磁层之内的太阳风粒子，也往往被磁场所设下的另一关卡一一地球的高空电离层所俘获，并被“囚禁”起来。 地磁场不仅为地球生命组成了高空的阻挡太阳风防线，而且它也是地球“逃兵"的重要关卡。地球大气层一直延伸到上千千米的高空，在那里，地球的引力已大大减弱，同时温度急剧升高，这使这里的物质可获得足够的动能逃脱地球引力的束缚。由于地球磁层的存在，使一些在太阳紫外辐射下已被电离的物质，受到了束缚，使它很难逾越磁层。所以说，如果没有地磁场，在经 地磁场像巨大的太空防护伞，把强劲的太阳风粒子阻挡在地球磁层之外。 过漫长岁月的演化以后，地球大气层未必会有今天这样的密度。 科学家告诉我们，一颗行星上要有生命存在，除了必须要满足到中心恒星的距离、行星本身的类型和大小这三个条件之外，它周围的天体环境对能否演化出生命也起到决定性作用。例如，一个行星系所具有的巨型气态行星的数目就是一个重要条件。 根据科学家推测，当有多颗行星围绕着一颗恒星公转的话，如果它们多半是“巨型行星"（如木星），这些巨型气体行星之间会互相施加引力影响，导致轨道混乱，使它们的公转轨道变成极其扁长的椭圆轨道。这样一来，其他那些相对于巨型气体行星而言比较小的行星的运行规律也会乱套，在巨型气体行星的引力影响下无法维持轨道的稳定性，有的会与中心恒星或者巨型气体行星发生碰撞事件，有的甚至会脱离中心恒星向远处飞去。这样的条件下显然也无法孕育生命。 研究者认为，像太阳系这样的行星系统，只容许有一两个类似木星的巨型气体行星。在太阳系演化历史上，构成原恒星和行星系统的材料来自于巨大的由气体和尘埃构成的星云，气体的成分主要是氢气，尘埃则是大量的固体物质小颗粒。由于该星云受到附近一次超新星爆发的影响，其状态受到强大的冲击波的影响而聚集、旋转，随着整体旋转加剧,所产生的离心力会在某一个平面方向抵消引力所引起的收缩，从而能够维持一个薄圆盘状。随着原始行星系圆盘中的尘埃互相碰撞粘结成团块，并逐渐长大；内侧的一些尘埃团块成长较快，可很快成长为1千米到10千米大小的微行星；这些微行星继续互相反复碰撞，结果就形成了诸如地球这样的岩石型行星。 在原始行星系盘形成的岩石型行星的外侧，尘埃粒子也逐渐成长为星胚，只是外侧区域行星胚的成长要慢一些，但这里有更多的可以形成行星的尘埃物质，一旦形成一个质量达到10倍地球质量的岩石型行星，由于它具有的强大引力，附近的气体尘 埃会源源不断地流向它。结果，起初属于岩石型的这个行星就演化成了木星、土星这样的巨型气体行星。 研究表明,如果行星系中完全没有巨型行星的存在，对于生命并不是一件好事。比如在太阳系中，木星和土星均属于巨型气态行星，它们具有很大的质量，实际上充当着地球的“保镖”。2009年美国华盛顿大学天文学家内森·凯伯等人的一项研究显示，数亿年前，来自太阳系边缘各个方向的较大彗星有许多朝向地球运行，但是它们均被木星和土星这两颗巨大气态行星所抵挡，使得地球上的生命保存至今。研究表明，导致物种灭绝最强大的彗星雨对于地球而言并不频繁。木星和土星就如同“棒球手套”一样抵挡了一些太阳系小天体对地球的侵袭，例如能够偏离或者吸引可能碰撞地球的彗星。（待续）$J _ { i } \bar { | }$（责任编辑李良） 像太阳系这样的行星系统，只容许有一两个类似木星、土星的巨型气体行星。图中的太阳系在银河系内运行的轨道到银河系中心的距离处于一定范围之内，那里属于银河系的可生存区域，亦称星系宜居区。
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{
"title": "太阳和日地环境"
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太阳是银河系中一颗普通的恒星。根据恒星演化理论，太阳目前处于比较稳定的时期，太阳的质量、电磁辐射、热核反应和物质运动都处于相对平稳的状态。因此我们可以清楚地划分太阳的分层结构。我们把具有相对稳定分层结构，并且在空间上近似球对称,辐射均匀，时间上相对稳定的太阳称为宁静太阳。太阳活动就是叠加在宁静太阳背景上的扰动事件。太阳活动不改变宁静太阳的性质，它整体上仍是一颗稳定恒星。太阳活动和宁静太阳辐射时刻影响着地球和空间环境。
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{
"title": "典型的太阳爆发活动"
}
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太阳活动发生在各个相对稳定的太阳分层结构上，时空尺度大小不一。到目前为止，只有发生在太阳光球和光球层以上的活动现象能被直接观测。时间尺度较短，空间尺度较大，释放能量较多的太阳活动称为剧烈太阳活动。太阳活动对太阳系环境产生巨大影响，地球当然也不例外。 太阳风暴是剧烈太阳活动及其在日地空间引起的强烈物理效应的通俗说法。正如地球大气中的风暴有风、云、雨、雪、电闪、雷鸣等多种现象，太阳大气中的“风暴”也有很多种。黑子、耀斑、日爆发、日冕物质抛射等都是太阳风暴现象。太阳活动则是太阳风暴的诱发因素。太阳上出现结构复杂的黑子往往是发生太阳风暴的征兆。耀斑、日爆发和日冕物质抛射三种活动现象往往在强太阳风暴中全部出现，在弱太阳风暴中则不一定。
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{
"title": "1、黑子和活动区"
}
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有黑子不一定有太阳爆发活动，但太阳光球层发生活动现象的重要标志是出现大的、结构复杂的黑子。因此我们把有黑子出现的地方称为太阳活动区。太阳活动区扎根于太阳对流层，穿过光球层、色球层、日冕层，延伸至广阔的日地空间。黑子的温度（约4000多度）比周围低2000多度。造成黑子低温的主要原因是黑子中存在强磁场，黑子与外界的对流传能方式被抑制。黑子寿命长短不一，长的可能有两三个月，短的不过几小时。黑子的形状和磁场是缓慢变化的，不会出现爆发性变化，黑子数量高峰年称为太阳活动峰年。
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{
"title": "2、耀斑"
}
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耀斑是太阳活动区中常见的剧烈太阳活动现象。耀斑过程中释放的能量可达$1 0 ^ { 2 5 }$焦耳，如果地球人来分摊这些能量，相当于人均40颗千万吨当量的氢弹！耀斑过程是磁流体力学过程，产生大量的带电加速粒子。这些加速粒子以极高的速度向下轰击太阳色球层甚至光球层，向上则进入日地空间，甚至冲击地球的磁层和电离层。耀斑过程还辐射多种电磁波，因此耀斑可以通过多波段观测。我国国家天文台怀柔太阳观测基地所采用的特殊设备可以非常容易观测到耀斑在色球层的表现；远紫外线可以观测耀斑在色球与日冕之间的过渡区的表现；软硬X射线可以观测耀斑在日冕的表现。由于地球大气层的影响，太阳紫外线观测和X射线观测必须借助人造卫星或火箭。在一个太阳活动周期中太阳耀斑通常会发生千次以上。因此必须有观测仪器不间断地对太阳进行监测。
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{
"title": "3、日洱爆发"
}
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日（日面上叫暗条)爆发也是太阳上的常见活动现象。日是在日面边缘看到的，在浮力、重力、洛伦兹力和流场作用下达到动态平衡，相对稳定的结构。从日面外到日面上，日洱由发射性质的光谱特征转为吸收占主导的吸收谱，因此从亮结构转 图1:2008年中国日全食“径向减光合成”的日冕像（极小年的冕像）。此图由0.001s至1s的曝光序列共11张白光图片合成，这些图片拍摄者为韩国学者Park，Y．D.。月亮边缘的红点为色球层通过月轮边缘的环形山“漏过来”的小日琪。 变成暗结构。一旦日珥的环境磁场不再能维持它的状态，日（或暗条）就发生爆发。
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{
"title": "4、日冕物质抛射"
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日冕是太阳最外层的电离等离子体包层，它没有边界，延绵数百万千米进入日地空间。平时人们只能借助日冕仪观测日冕，在日全食的时候，月球挡住了明亮的光球和色球，肉眼可见暗淡的日冕（图1）。日冕物质抛射是日地空间环境领域最受关注的太阳活动现象。观测表明日冕中经常会有大量的物质抛射出来。抛射速度在每秒百干米至干干米以上。每次抛射的物质总质量达上百亿吨（约等于我国国土上铺了0.8毫米厚的土层）。在太阳活动峰年，日冕物质抛射次数多达每天两至三次。在太阳活动低年，日冕物质抛射也常常发生。
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{
"title": "太阳爆发活动对地球和空间环境的影响"
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太阳风暴对地球气候和地球运动有长期影响，对于人类社会的高技术系统，如空间飞行器、飞行器上的仪器和宇航员、短波通讯、导航、遥感有很大的危害。太阳风暴影响的主要对象是人类的现代高技术生活环境。
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{
"title": "1、日地空间环境"
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纵然没有太阳活动，太阳也会向它周围的空间输出电磁辐射和太阳风（即高速带电粒子流）。太阳风与地球磁场相互作用，使得地球外向阳面的磁壳层被太阳风压扁成弓形，背阳面则被太阳风拖拽出很长的尾巴，整体看像一颗下落的水滴。因此，太阳电磁辐射、太阳风、地球磁层和大气层是日地空间环境的几大基本要素。而一旦有了太阳活动，就可能在日地空间产生“风暴”。
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{
"title": "2、太阳活动对日地空间环境的扰动方式"
}
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耀斑期间突然增强的电磁辐射，或者耀斑和日爆发期间大量高能粒子注入日地行星际空间，或者日冕物质抛射和日洱爆发期间大量磁化等离子体注入地球磁层等。这些现象都属于 太阳活动对日地空间环境的扰动。地球磁场激烈变化之后，地球电离层也会相应改变，随后导致高层大气化学成分、密度和温度急剧变化。可能进一步引起诸如宇航员可能受到辐射伤害、无线电传播受到强烈干扰、电波路径发生位移,GPS定位、导航产生误差等灾害性事件。
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{
"title": "3、信鸽归巢"
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目前，国内外的赛鸽群体中有很多人关心太阳爆发事件，关心太阳活动预报。他们根据若干次赛鸽比赛和训练的经验，结合媒体和科研部门对太阳爆发事件的报道，从实际经验上总结出太阳爆发事件确实显著延长鸽子的归巢时间，降低归巢率，并给养鸽者带来相当经济损失。太阳活动可能通过引发地磁爆，进而影响鸽子或迁徙候鸟依赖的地磁导航功能。因为赛鸽和训鸽是大样本的可重复性实验，所以民间群体自发总结的经验和因果性确有其科学因素。在养鸽群体中,如今已经有相当一部分人将太阳活动预报当做天气预报对待，放飞时有意识地避开不好的“天气”。国外有的养鸽论坛从专业科研渠道收集太阳活动和地磁预报，并提供邮件通知服务。国内太阳和地磁研究的部门尚未将这一社会需求纳入服务和预报范围。
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{
"title": "太阳活动与自然灾害"
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太阳活动对地球存在短期、中期和长期影响。这里,短期指以天为单位的时标（太阳事件爆发传播到地球附近并造成明显关联的地球物理效应）；中期影响主要指在太阳黑子数11年常规周期尺度以下的影响；长期指超过太阳黑子11年常规周期的时间尺度。统计结果显示旱涝灾害和地震灾害的发生次数呈现与太阳活动相似的周期性。这说明太阳活动对地球大气和地球运动有影响。 从古树的年轮、极地冰层沉积和地层沉积的分析都可以发现太阳活动影响的证据。气象的长期预报比短期预报困难。太阳事件对地磁的影响，可归入短期预报。由于人类对于太阳活动的认识水平还很低，目前太阳活动的短期预报只能依赖统计预报方法。通常可以比较准确地预报太阳活动有无，精确预报太阳活动发生的时刻较难；预报太阳活动是否对地球环境产生影响较易，精确预报某地某时刻产生何种影响很难。 由于地球大气圈、海洋和陆地是大热容量的复杂系统，太阳的特大爆发活动、多个活动的积累、辐射流量的变化等，这些效应对地球气候的影响不一定完全即刻显现出来。可能要经过一定的迟滞时间再显现和释放。它们如何影响地球气候就不是短期，而属于中期和长期预报，难度很大（或者完全不可能预报）。 然而，在我们实际生活中，研究地球局部空间上的气候异常、台风、降水或干旱等等，这些局地气候和太阳活动的关系对国家和人民生活很重要。中国1998年特大水灾，2008年南方雪灾，2010年春西南特大干旱，2010年夏季水灾等等，如果仔细看这些事件的时间，确实都在11年太阳周的下降相或上升相，并不在黑子数的峰年位置。也就是说，太阳活动峰年或谷年的影响如果确实能在地球局部造成短时期灾害性气候，那么地球的“灾害性响应”也确实应当在时间上略微滞后。 图2：地球的能量平衡模式。在这幅图中，人类的能源消费和地热能释放没有计算在内，因为它们相对于太阳能的总输入174PW是个小量，地球的能量平衡只用考虑对太阳能的利用。但是，人类能源消费的产物会破坏图中的各种能量平衡关系，也就打破了整体上对太阳能利用的平衡预算。自然界是很复杂的闭环系统，所以地球的能量平衡可能会在新的动态平衡下重新建立（升高整体温度，以便更有效地进行辐射冷却)。全球的平均气温也因此会达到一个新平衡点。可是，地球气候的宜居性对于人类而言却逐渐降低了，最后甚至无法逆转。 不过，我们不能轻易地从时变关系上的数学相关性去下物理上的因果性结论。总体来说，太阳既然影响了整体的地球气候,产生了气象的四季变化和昼夜变化。那么，原则上太阳活动及爆发事件必然会影响局部的地球气候，从而构成局部区域的气候突变和自然灾害。我们不能仅满足于研究太阳活动的整体地球效应，目前迫切需要研究太阳怎样影响地球局部气候。所以,从整体效应中分离出局部效应，是今后日地关系研究中很现实的任务。但具体细节工作有待于我们进一步深入和尝试。
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{
"title": "太阳辐射和全球变暖"
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现代工业社会中，所有国家都面临着全球气候变暖和控制二氧化碳排放的问题。但是，每当涉及这个问题的时候，太阳这个最重要的因素往往被社会严重忽视。本节将简要探讨这两个问题的联系。站在太阳物理的角度，思考全球变暖这个严肃的社会问题时，我们发现全球气候变暖这个问题和太阳有很直接、很复杂的联系。从目前的表象上看，全球气候变暖要归于人类社会的发展。人类大量开采化石和矿物能源，并且大量排放以二氧化碳为主的温室气体。从实质上说，在利用太阳辐射能的漫长过程 中,地球的自然环境逐渐设定了一个微妙的平衡关系，现在这个平衡关系或许被人类活动逐渐打破。 我们依据从英文维基百科(Wikipedia）和美国NASA科学信息网络所获取的一些数据来阐述这个问题。从图2可以看到，太阳对地球的输入功率是$1 \, 7 4 p W ( 1 0 ^ { 1 5 } W$，随活动周变化的相对量级在$1 0 ^ { - 3 }$ )，绝大部分被陆地（包括植被)和海洋吸收，一部分被大气和云吸收，剩下的被云、大气、极地冰盖、海洋和陆地反射回太空。此外，大气、陆地、海洋，包括植被等等，在吸收太阳能的同时，也时刻不停地往外辐射能量，最终这些能量还要再辐射回太空。 图2中总的输入能量和输出能量是相等的，地球上的各种物质（不包含植被），对太阳能的净吸收基本为零。而全球的地热能输出功率是42TW，只相当于太阳功率的万分之二，考虑能量平衡时,被略去了。所以图2本身暗含的是一个能量动态平衡的模型观点。在这样的框架下，正常情况下的大气层温度是动态的稳定，不出现全球变暖问题。 可是，现代工业社会的发展可能逐渐打破了大自然设定的平衡模式。2006年全球能源总消费$1 5 . 7 1 \uparrow \downarrow ( 1 0 ^ { 1 2 } \uparrow )$：石油、天然气、煤，共占总能消费的$8 6 . 7 \%$；水电和核能相当，共占总能消费 图3:太阳辐射引起的全球温度变化（模型推测）和记录到的北半球温度变化比较（摘自Scafetta,N.andWest,B.J.,2007,JGRVol.112, D24S03）。图中颜色较黑实线和虚线都是从太阳辐射变化计算的地球温度变化，两条曲线对应两个不同的模型。浅灰色曲线对应测量到的北半球温度变化，1850年以前的地球温度数据没有实测的，通过模型重建，太阳黑子的两个特殊极小期以颜色线框标出。从图上可以看出：模型推测的太阳辐射引起的地球温度变化和测量的地球北半球温度变化之间存在着长周期同步变化的趋势；但在小周期方面，两个模型导出的太阳对地球温度的影响曲线都含有11年小周期，而地球实测的温度变化周期比黑字数11年周期要小，峰值相位也不同步（若存在因果关系，位相必须不同步）。 的$1 2 . 3 \%$；风能、太阳能、木材消费、地热资源利用，约占剩下的总能消费的$1 \%$。能源总消费中的非太阳能（人工核能和地热能利用)所占比例不到$7 \%$。因此，人类生产活动所消耗的能源主体是化石和矿物能，也就是远古时代累积的太阳能。 从总量看，这部分短期不可再生能源的消费不到太阳向地球实时输入功率的万分之一。但在能源生产和消费过程中会产生很多温室气体(如$\complement 0 _ { 2 }$，它在红外波段强烈吸收(阻挡)地表向太空的辐射，从而间接促进了地球大气对太阳能的吸收效率），排放很多颗粒物（如气溶胶，吸收和反射入射的阳光）,破坏很多森林植被（直接改变地表反射和吸收阳光的模式），融化两极冰盖（进一步减少阳光反射)等等。因此，工业社会消耗的能源总量相对于太阳对地球的辐射总量是个小量，但能源消耗和使用过程中的很多产物导致太阳和地球之间的能量平衡预算被打破( imbalance of energy budget)。 全球变暖问题的起因像很多科学问题一样存在争议，这也是问题复杂的另一表现。有的研究表明，地球温度的起伏变化很可能就是“外源性的”，太阳活动周光辐射的微量变化（例如千分 之一)和太阳的一些更长周期(蒙德周、Dalton周)可能就主导着地球的平均温度变化。有研究表明太阳周的辐射变化也可以解释地球平均温度变化(图3)。气候变暖问题本身也不仅仅是一个科学问题，也是社会问题，受到很多因素的左右。所以,这个问题短期内不会有一致的科学结论。但无论最终结果如何,站在什么立场去看全球变暖问题，太阳辐射能在地球内部的输运和平衡是科学本质，加强对太阳和日地因果链的认识是解决这个问题的核心因素。所以,从科学服务于社会应用的角度出发，必须大力发展太阳方面的监测设备，地基监测、天基监测，空间遥测地球辐射都是搞清这一问题所需要的科学工具。 综上所述，太阳和太阳活动在长期、短期、全球和局部范围都影响着地球的生态系统。每当人类的科学文明更上一个台阶时，对日地关系的认识也就更进一步,太阳对人类的影响似乎也更大、更广、更深远。人类其实是浩渺宇宙中微不足道的尘沙，当我们人类开始试图了解整个宇宙时，认认真真了解太阳才是认知开始的第一步。$J _ { 4 } ^ { \parallel }$ （责任编辑李鉴） “山舞银蛇，原驰蜡象，欲与天公试比高”，读到毛主席的这篇名句时，相信许多人都像我一样忍不住会问，这个“天公”到底有多高呢？静下来想想，要回答这个问题还真不是三言两语的 题图：刘旦宅先生天问图（版权：刘旦宅） 事。光是弄明白“天"是什么，恐怕就足以令我们皓首穷经了。这篇短文当然也不想涉足这个过于庞大的命题，我只打算试着从人类流传下来的古老传说中的几句只言片语，结合目前已掌握的科学理论，以闲适的心态来把玩这个令人兴趣益然的话题，不关乎人文,也为科学,仅供自娱,寻找一些思考的乐趣而已。
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{
"title": "《周牌》算经：天高八万里"
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古语有云：“日月经天，江河行地”，日常生活体验中，人们常常以太阳代表“天”。例如中国传统的衙门壁画（“正大光明”），一般画面为日出东海，光芒四射，有一种明察秋毫、浩然正气的气势，于是老百姓就常把官员称为“青天大老爷”。很明显,这是认为太阳所在的地方,就是天上。那么天的高度,也就是太阳到我们的距离了。这个天高，自然逃不过许多能思善想的古人的关注，早在西汉年间,我们的古人就提出了测量太阳高度的方法。 中国最古老的算书《周》（约成书于公元前一世纪)就给出了可操作的方法：在东周的皇城洛阳附近立一根高8尺的竿子（称为或表）,观测到夏至这一天正午竿影的长是1.6尺,然后根据当时的公理一“句(勾)之损益寸千里"（勾指的是日影,竿子向北或向南每移动一千里，日影会增减一寸),认为若是将竿南移16000里，就会出现“日中立竿无影"的现象。再通过作图，依据几何知识即可计算出太阳的高度（图1）。 《周》得到的结论是：“从此以上至日，则八万里”，也就是从这立竿无影处往上看，太阳距地面的高度是8万里。书中提到的“里”相当于现在的 414米,8万里约合 33120千米。现在看来，这一结论比大家熟知的日地距离一一1.5亿千米小得太多。同时，从天文学的角度来看，这个立竿无影处应在北回归线上，也就是夏至这一天太阳直射的位置。从洛阳(北纬$3 4 . 5 ^ { \circ }$ )到北回归线（北纬$2 3 . 5 ^ { \circ }$ )的距离大概是1223千米，而据书中数据换算的结果却为6624千米左右，比起实际距离又大得太多。 不过仔细研究一下书中的算法，我们会发现《周牌》算经其实也并不是信口开河，只是由于缺乏日地运动的正确图景，导致几何模型错误，才得到了错误的结论。主要问题出在“勾之损益 图1：《周牌》算经测量太阳距离示意图。日影，h为夏至日正午时分立在洛阳的杆子，S为太阳，1为杆影的长度，1里相当1800尺。当h $=$ 8尺,1 $=$ 1尺6寸时，向南移动$L { = } 1 6 0 0 0$里处会出现“日中立竿无影”（即太阳恰位于此处天顶中央），这意味着太阳的高度为:H $=$ 80000里。（来源：江晓原“《周算经》：中国古代唯一的公理化尝试”） 寸千里”这句话上，这个“公理”的来源已不可考，很可能是古人不明白大地是球形而得出的错误实验结论。因为这一定理若要成立，必须有一个暗含的前提一一天与地为平行平面。事实上，《周牌》提到的计算太阳距离的方法，也是以这个前提为出发点的，参见图1。我们现在知道，地球是在椭圆轨道上绕着太阳旋转的，而且大地也是一个球体，所以《周》的算法的出发点已经走偏了，此为其一。 另外，如果我们把L的正确值1223km（相当于2954尺）代入图1中，可以算出$H = 1 5 0 0 0$里左右，结果反而差得更远了。问题出在哪儿呢？原来这是因为日地距离实在太远（1.5亿千米），所以太阳射到洛阳和射到北回归线上的光线是平行的，而不是构成一个直角三角形，,相似三角形法则也就无从应用了，此为其 事实上，要想仅凭日影长度的变化就测量出日地距离，是十分困难的。《周算经》没能做到，西方的古代天文学家也没能达成，其实根据现代天文学理论，对日影长度的计算其实并不涉及到日地距离。在历史上也是如此，人类第一次直接测量日地距离，依靠的是罕见的“金星凌日”现象，而不是对杆影的测量。
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"title": "天上一日，地上一年：惊人的巧合"
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无论以太阳所在处为天的高度有多么符合人们的日常生活体验，对于了解现代天文学知识的我们来说，它终归是不对的。太阳只是距离我们最近的恒星而已，漫天的繁星随便挑出一颗都比它远得多，所以“天"的高度当然也要比日地距离大得多。 《西游记》等神话小说中，经常有“天上一日，地上一年"的说法，尽管小说里给定的这两个时间常常出现紊乱，导致一些著名的“bug”。但有趣的是，如果我们以这个假设为出发点，根据现代物理和天文知识，从这句话中也可大致推断出天宫到地球的距 图2：网上流传甚广的“大闹天宫”图。按照“天上一日，地上一年”，被孙悟空打破的炼丹炉碎片，需要多长时间才能掉到地面呢？ 离，也就是“天"的高度，而且结论绝对出乎你的意料！ 爱因斯坦的狭义相对论指出，存在一个“动钟变慢”的效应。具体解释就是，假设我站在站台上，你坐在火车里，我们手里各有一个已经对准了时间的钟。当火车开起来之后，如果我去看你手里的钟，就会发现它的走时要比我的钟慢。而在你看来，我手里的钟也比你的钟走时更慢，当然要想明显地看到这一现象，火车速度必需接近光速才行，现实生活中当然是不可能的。造成这一现象的原因,就是光速的有限性和不变性(这是狭义相对论的两个基本原理之一）,观测当中由于光的传播需要时间，导致观测结果表明相对于观测者高速运动的时钟所显示的时间流逝变 图3：美国天文学家、星系天文学之父哈勃(右)与哈勃定律。下图为哈勃发现哈勃定律所使用的2.5米胡克望远镜。哈勃定律显示我们的宇宙正在膨胀之中，离我们越远的星系，远离我们而去的速度（称为退行速度)越大。 慢。尽管你我双方都会看到对方的钟慢了，但物理实验表明，它绝非观测造成的假象，例如，物理学家发现以接近于光速运动的粒子，寿命要比静止不动的同类粒子更长。这一效应导致的后果十分惊人,这就是著名的“双生子伴谬”：假设一对双胞胎的哥哥坐上光子火箭，以光的速度到宇宙空间去旅行一年，那么当他回到地球时，会发现弟弟已是白发苍苍的毫薹老人，而他自己却只老了一岁！ 这个有趣的现象正好可以成为“天上一日、地上一年"的科学依据，如果天宫相对于我们以极快的速度运动，那么我们登上天宫，一天后再回到地球时，将会发现地上的人们已经度过了一年。这个相对速度需要多大呢?可以根据狭义相对论的公式算出来,应该为$\mathsf { v } { = } 2 9 9 9 9 8 . 8 7 4 1 \mathsf { k m / s }$ 另一方面，天文学家已经通过天文观测发现，几乎所有的河外星系都在远离我们而去（称为退行），并且离我们越远的星系，退行速度越大。退行速度与距离之间通过一个称为“哈勃定律”的公式联系：$V = H _ { 0 } \times r$ ,这里的 Ho是个常数,在天文学上叫做“哈勃常数”,大小大约为：$H _ { 0 } { = } 7 2 k m / s / M p C o$如果“天宫”位于其他星系上，不难据此求出“天宫”的距离为：$\Gamma { = } \lor / { \mathsf { H } } _ { 0 } { = } 2 9 9 9 9 8 . 8 7 4 1 / 7 2$ ${ \mathsf { M p c } } \! \approx \! 1 3 1 . 2$亿光年。 有意思的是，目前测量的宇宙的年龄约为137.2亿年,也就是说,如果这个“天宫"真的存在的话，它是在宇宙诞生后6亿年时出现的,从数值上看,这也恰恰是宇宙中最早的那批星系的形成时间。换句话说，“天宫"里的神仙完全有可能是宇宙中最早出现的智慧生命！如此结论，不能不说是一个让人合不拢嘴的巧合。不过我相信，吴承恩不太可能先知先觉到早已明了这个计算 结果。试想，以“天宫”如此高的退行速度，孙悟空怎么可能追得上去？即便追上也得花费几百亿年的时间，那时西天取经甚至包括地球本身，都早已成为过眼云烟了。神话毕竟是神话，不要计较太多。 这里的计算只是我们自娱自乐的一种精神调剂，绝不是真正的科学，事实上星系的退行速度与狭义相对里的√并不完全一样,这里面还涉及到复杂的宇宙膨胀。另外,对一个有着如此高的退行速度的星系，哈勃定律其实也已不再正确。还有，根据爱因斯坦的广义相对论,放置于强引力场里的时钟也会变慢,类似我们前面所说的由运动产生的减慢。大意是说，不管在哪里，只要有强引力的存在，时间的消逝就会减慢：地球上的这种减慢相当于每秒减慢十亿分之一秒。这么看来，“天宫”也有可能不用那么远，而是位于一个引力极其强大的邻近天体上。
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"title": "赫斐斯塔斯的铁砧：“局促”的天宫"
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古希腊人早就已经知道地球的大小与太阳、恒星的距离相比小得多。比如,在一个神话中提到火与锻冶之神一一赫斐斯塔斯,有一次不小心把他的铁砧掉了，铁砧花了整整9天才砸到地面。根据这个信息，我们从物理学公式来推算，也能估计出古希腊人心目中的“天的高度”。 铁砧掉落的轨迹遵循以地球为中心的椭圆轨道，应该符合开普勒第三定律。只不过这个椭圆轨道已退化为直线，即轨道偏心率$\e { = } 0$，下落的距离h(即“天"的高度)为轨道的半长径a的两倍，下落的时间t为轨道的半周期T/2。于是根据开普勒第三定律，并带入地球质量，可以算出“天”的高度为：$\mathsf { h } { = } 5 . 8 \! \times \! 1 0 ^ { 5 }$干米。 不得不说，这个数值实在有点小，我们知道月亮离地球的平均距离为380000千米，算出来的天高度仅比地月距离大$5 0 \%$，远远小于日地距离。看来这个传说的“科学性”似乎要比中国神话略逊一筹。
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"title": "天外有天"
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中国的古人对“天"的哲学理解所达到的高度，真是令人不得不服。“天外有天”，这句大约已经古老得无从考证的名言，直到20世纪初终于被西方的天文学家从观测上证实。1924年，美国天文学家哈勃发现我们在夜空里见到的明亮星云—仙女座大星云，其实并不是银河系内的天体，而是远在几百万光年之遥的河外星系！人类真正认识宇宙的大幕由此拉开，“天”的尺度也大大增加，太阳早已不是“天”的中心，而现在我们知道了，甚至连银河系也不够资格。那么银河系之外的“天"到底有多大呢？ 当代的宇宙学告诉我们，这个“天”大得可谓没有边际。只是由于光速的有限性，无论宇宙的实际尺度有多大，我们所能观测到的宇宙的大小总是有限的，天文学上把能观测到的宇宙的大小称为宇宙的“视界”。视界之外的天体，发出的光还未抵达地球，我们当然无法看到它们。前文提到现在的宇宙年龄为137.2亿年，据此可以很容易地求出我们能看到的宇宙空间的大小（即视界半径）应该等于光在137.2亿年里走过的距离，也就是 137.2亿光年。不过实际情况是，由于宇宙自从大爆炸中诞生以来空间一直都在膨胀，所以实际的视界半径要比这个数值更大。 以137亿年前向地球发光的光源为例，发光后，如果宇宙没有膨胀，它会在137亿年后（也就是今天)被我们看到。但如果在这137亿年里宇宙空间本身发生了膨胀，那么它现在离我们的距离就得加上空间膨胀的尺寸，结果会大于137光年。根据广义相对论的计算，我们能观测到的宇宙半径为465亿光年，合直径930亿光年。这才是人类所能理解的“天”的终极大小！这里需要强调一句，我们现在看到的发光体，是它137亿年前的样子，此刻的它是什么情况，由于其光信号仍在路上，所以我们根本无从得知。或许它此刻早已死亡，又或已经超出了视界，但它的过去正在被我们看到，所以仍应属于我们能见到的“天”以内的天体。 “天”并不是虚无缥缈的，而恰恰相反，它可谓包罗万象，囊括了亘古不变的宇宙定律、林林总总的各色天体、奥妙无穷的时间空间，当然（几乎肯定)还有不计其数的地外文明。2011年4月刚刚公布的一项科学研究表明，仅仅在银河系中，像地球这样位于类太阳恒星的宜居带里的行星的存在几率就高达$1 . 4 \% \! \sim \! 2$ $7 \%$，而银河系中至少有上千亿颗类太阳恒星！所以，就在“天"的下面，正在追问“天有多高”的智慧生命，很可能不止只有我们这一拨！A （责任编辑李鉴） 图4：哈勃空间望远镜拍摄的深场照片，它只记录下了宇宙中微不足道的极小一片天区（2平方角分），但却已经至少显示了上万个星系，宇宙的辽阔，让人感慨万端。
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"title": "神奇的星体轨道"
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■苏剑林 随着天文科普事业的发展，已经有越来越多人关注天文这一领域了。不少天文爱好者是被那唯美的星空景色吸引而来的。的确，不论是“观天巨眼”哈勃，还是业余天文爱好者们，他们的“窥天之作”总能让我们感到兴奋，那一幅幅锐利的天体照片，总会在我们的心中荡起惊叹的涟漪。是的，星空太美了！ 不过鲜有读者知道，其实数学家和理论天文学家的笔下，也能够勾勒出一幅幅漂亮的图片。本文要介绍的,就是天体力学中一个研究已久的问题一—“N体问题”所呈现出的美丽的周期轨道。 什么是"N体问题"？1687年,牛顿在他的巨著《自然哲学的数学原理》中，用他创立的微积分彻底地解决了“二体问题”,讨论的是两个质点在引力相互作用下的运动。我们已经知道，二体问题的轨迹是圆锥曲线(圆、椭圆、抛物线或双曲线)。于是牛顿想趁热打铁，看看有三个质点时会发生什么情况，这就是“三体问题”。但三体问题并不是个好惹的家伙，牛顿曾说“我不会头疼一一除了在研究三体问题时。"而事实上,时至今天,三体问题已被证明是不可解的。对于更一般的 N(N>2)个质点的引力作用运动问题,就是“N体问题”了。既然三体都不能解答了,N体就不用说了，大数学家庞加莱证明了，N体问题的轨道是“混沌”的。 还记得“蝴蝶效应”吗？一只南美洲亚马逊河流域热带雨林中蝴蝶，偶尔扇动几下翅膀，可以在两周以后引起美国得克萨斯州的一场龙卷风。“混沌”也是这个意思，指微小的差别会造成不可预料的后果！所以N体问题的轨道就一个字：乱！可是，就在如此乱的一个动力系统中,也存在着一些很和谐的周期运动。这些周期轨道的存在，令我们不得不叹为观止！下面我们就来欣赏一些N体问题的周期轨道。 (注:以下轨道的 N个天体都是等质量的质点)
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"title": "一、团团转"
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n个等质量天体均匀分布在一个正圆上不停地“转圈圈”,这是N体问题最简单的周期解了，利用高中的受力分析和向心力以及万有引力知识，就可以求出这个圆的轨道半径和它们的运动周期。各位高中读者们不妨自己算一下,而事实上算这个至少比埋在枯燥的物理题海中好玩多了。
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"title": "二、8字舞"
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这是1998 年天文学家 Chenciner 和 Montgmery 得到的关于三体问题周期轨道的重要成果。三个等质量天体在一条8字形的轨道上运动。后来发现，大于1的奇数个等质量天体都可以在同一8字形轨道上进行周期运动，当然前提是初始条件要进行非常精妙的设置。 4个天体不存在8字形的轨道，但是也存在着类似的波动往返的周期轨道。
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"title": "三、小鱼儿"
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这个轨道像不像一条“小鱼儿”？当天体的个数达到5个时，更加奇怪有趣的轨道出现了。可见N体问题的复杂和困难！ 四、绽放的花儿 6个天体能够运行出一朵绽放中的花儿，这是多么有趣而漂亮的一个轨道！相比奇数个天体，偶数个天体的轨道更让我们感到惊，它们所呈现出来的复杂与和谐令我们叹为观止！ 五、四角星 拍惯了天上各种各样的星星，不如来欣赏一下这个由5个天体运动出来的四角星轨迹？
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"title": "六、胜利的徽章"
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数一下这里有多少个天体？21个！而它们的运动轨迹则更让我们拍掌：一枚胜利的徽章！外边的天体形成了一个近圆形，而里边则像一个胜利的V,亦像一个奖杯！注意可别认为这是两个轨道的合成，它们只在同一个轨道上运行。圆周的天体到了底部交点便交叉上升到“奖杯”中，经过一个循环重新从交点中出来,回到圆周。 细心观察的读者会发现上述的天体轨道都有两个共同的特点：N个天体是等质量的，而且它们的运行轨道都是一样的（天体力学上称为“共轨”)。那么善于思考的读者会问：不等质量的天体有没有类似的周期轨道呢？它们的轨道可以不共轨吗？答案是肯定的，,五个拉格朗日点便是著名的五个例子。更多的例子可以阅读本文附带的“参考网站”。 上面的周期轨道都是理论研究的结果,在实际中很难存在，于我们而言，它们更多是让我们得到了一次“美的享受”。不少同好感到理论研究会很枯燥，可是,看完了以上种种对称而漂亮的周期轨道后，我们还能说理论研究中缺乏“美”吗？可见，“美”无处不在！事实上,理论科学家们一直都在致力于寻找物理学和天文学最和谐的表达形式，也正是因为如此，物理学才出现了各种美学名词”，如对称、统一、守恒、有序等。爱因斯坦曾经描述说，物理学是至善至美的科学,他还特别把物理的美归纳为“简单、和谐、完善、统一”。物理科学的美,是一种艺术的美,但它又与艺术美有很大的不同，物理科学的美是完全建立在“真"的基础上的。物理科学的美是真和美的统一。 各位“爱美”的同好们，你们是否已经感到在追逐天文之梦的时候，又多了一条充满美的道路让自己选择？$J _ { \Delta } |$
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"title": "参考网站："
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http://spaces.ac.cn/index.php/archives/1123/ http://www.scholarpedia.org/article/Three_body_problem http://www.scholarpedia.org/article/N-body_choreographies
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"title": "口许颗/编译"
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15年来，国际天文学界对遥远星系中超新星的观测，除了得出宇宙加速膨胀的结论外,还推测出宇宙组成的成分：暗能量约占$7 4 \%$、暗物质约占$2 2 \%$、而包括原子、组成生物体、行星和恒星等的正常物质只占$4 \%$ 早在2003年4月北京时间28日20时，美国宇航局成功将一颗紫外线太空望远镜“星系演化探测器（GalaxyEvolution Explorer，简称GALEX)"送入环绕地球的轨道。GALEX耗资1.03亿美元，使命期限预计为28个月。它携带有紫外光检测器，“目光”非常犀利，能观测到距离地球80亿光年以上高温星体发出的紫外线。所以它的主要探测目标是跨越宇宙历史100亿年的数百万个星系，观测那些包含年轻恒星和释放出大量紫外线能量的星系，以达到更深入地了解恒星是什么时候以及通过什么机制在星系中形成的等问题。 最近由星系演化探测器收集的数据，结合位于澳大利亚赛丁泉山上的英一澳望远镜对这些星系的观测资料，天文学家们证实了暗能量（下图中的紫色栅格)之力的排斥作用已超过引力（图中的绿色栅格)的吸引效应。5年多来,GALEX 收集了70 亿光年之远的约20万个星系的数据并提供了有利于暗能量是一恒定的力且均匀地影响着宇宙加速膨胀的预言。澳大利亚斯温伯恩技术大学的C.Blake说：“暗能量的作用，就好像是人们上抛一个球时，该能量是保证此球能继续不断地上升且冲高得越来越快的力。"以他为首的小组最近在MNRAS月刊发表的两篇文章认为：“暗能量就是爱因斯坦建议的宇宙学常数入，而不是当初爱因斯坦引入该常数时所认为的斥力。” 暗能量与引力形成拉锯战：在早期宇宙中，引力占优,胜过暗能量；在宇宙创生大爆炸后约80亿年，当空间不断膨胀、物质逐渐稀疏时，引力的影响减弱，暗能量占先，此后的数十亿年暗能量的优势越来越大，天文学家们预期我们的宇宙终将成为一个荒漠的太空,众多星系相互间的距离越来越远,生活在一个星 系中的智者将看不到任何其他星系。 GALEX巡天提供了各自独立的方法来验证对超新星的观测结果。这是天文学家们第一次执行这种跨越了由暗能量主宰的宇宙之漫长岁月的验证。GALEX 巡视了约 3/4 天空,获得了数十亿个星系的紫外像。小组汇集了这些数据并绘制出了远方宇宙中所分布星系之最大的三维图像。 美国加州技术学院的C.Martin（他也是该项目的主要负责人之一)说：“GALEX的巡天有助于认证明亮的年轻星系，这些星系对我们的课题而言是理想的研究对象。它们构成了星系三维图像的骨架。” 利用英一澳望远镜获得来自这些星系的光所含之信息，探究星系间距离的图样(pattern)。来自极早期宇宙的声波在众多星系的图样中留下印记，致使测得每对星系相距均约为5亿光年。 此标准直尺(StandardRuler)"被用来决定各对星系到地球的距离：星系对(galaxypairs)距我们越近,两星系的间距开起来越来越大，如同对超新星的研究一样，此距离数据，结合星系对离开我们的运动速度的信息,便能再一次揭示出：空间的结构展开分离得越来越快。下图既显示了“标准烛光”，也显示有“标准直尺”。 天文学家们还利用此天图研究星系团是如何随时间而长大最终囊括了数千个星系的。通过引力，星系团吸引新的星系，而暗能量则会使星系团散开，减慢了吸入星系的进程，让科学家们能够测量暗能量的斥力。 美国宇航局的天体物理学家J.Morse说，“天文学家们过去15年的观测在物理科学中产生最使人们吃惊的发现之一是由大爆炸促发的宇宙膨胀正在加快；利用完全独立的方法从GALEX获得的数据有助于增加人们关于宇宙中确实存在暗能量的信心。A (责任编辑李良) 色网格线代表引力，而用上方的紫色网格代表暗能量 的“标准烛光”法，还有涉及星系对的“标准直尺”法。 北美洲星云和鹅鹏星云·作者：詹想
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"title": "同好摄"
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(责任编辑齐锐) 礁湖星云与三叶星云（M8、M20)作者：王治国望远镜：高桥FSQ106ED相机:Canon²30D（改装）光场：116s×23ISO-640暗场:116s×7 ISO-640 平场：×20 ISO-640偏置：×6 ISO-640软件：DSS,PS拍摄地点：北京大兴拍摄日期:2011年4月3日 (接上期) 4)阴影检验法的原理 阴影检验法是一个用来发现会聚球面波完善程度的灵敏方法。它可以发现极小的波面差的位置、高低状况、分布区域，检验精度极高。因此我们总是要想方设法使光线经被检验的对象作用后，最终成为会聚球面波面。用阴影仪刀口切割此波面的球心，直接或间接地得出被检验表面的形状。凹球面反射镜是可以直接被检验的，下面就以此为例进行说明。 设AA'为非常好的所谓“数学"球面如示意图$3 2 0$球心在$0 _ { 0 }$若在球心放一个“点光源”，则从O点发出的射到AA'的光线必与其上相应的面元的法线重合，所以反射后又必回到○点。我们用一个刀口从右向 左去切割反射光束，眼晴放在刀口后面看镜面，当刀口在位置1切割时就会看到AA"面上从右往左逐渐变暗的黑影。即黑影的移动方向与刀口的移动方向相同；刀口在位置 2切割时，因为2正好切在球心上,所以当刀口未碰到0时整个镜面都是亮的，刀口刚切到0时，镜面马上变暗，分不清是从什么方向开始变暗；刀口在位置3切割时，就会看到AA’上的黑影是从左向右变暗，即黑影的移动方向与刀口的移动方向相反；由此可以得出结论： 刀口在球心内时，阴影与刀口同方向移动；刀口在球心外时，阴影与刀口反方向移动；刀口在球心时，阴影的移动方向就分辨不出来了。刀口刚碰到球心时就忽然间变暗。这样就可以确定出球面镜球心0的空间位置。同理若刀口切割的是理想光学系统的焦面，则可确定出，对于使用波长光的焦面位置（折射系统），或反射光学系统的焦面位置，天文望远镜就可以用此法确定焦面位置。 实际上我们做不出“点光源”，阴影仪的光点总有一定大小的直径，光点经过成像也会产生衍射图样。所以在球心切割时镜面不是一下子变暗，而是整个的逐渐变暗，但非常均匀，没有亮度对比不同的区域。所以只有当刀口不前不后，不多不少地切在球心时，才能最灵敏地发现缺陷！另外刀口也不能刚好位于0点，刀口与光点二者是对称的位于光轴两侧如示意图33，由于刀口到光点距离较小，一般小于2,以下讨论时就暂且忽略此点，认为是二者重合的。 图33 图34 现在讨论有缺陷的球面的阴影情况。这是轴对称球面（即无像散和地区差），下同，其各带面元法线均交在光轴上，当刀口切在某一带的交点时，对于别的带来讲，有的是在交点前；有的是在交点后，这样阴影图上就出现了亮暗不同的带。 设有一个凹球面镜（或汇聚的球面波面）中央有些低，球面大部分反射光交点$0 _ { 2 }$，只中间一部分反射光交点在$0 _ { 1 }$，如示意图$3 4 _ { \circ }$因为中央低,所以$0 _ { 1 }$到镜面顶点的距离短于$0 _ { 2 }$，我们把刀口N放在$0 _ { 1 } , 0 _ { 2 }$之间切割至光轴，眼在刀口后面看镜面。N对于 $\mathsf { O } _ { 1 }$来说是在其外，因此中央部分的左半变暗。N对于$0 _ { 2 }$来说是在其内，因此外面部分的右半变暗，就得到示意图34上面的阴影图像。 若一个凹球面镜（或会聚的球面波面）中央部分有些高如示意图35，中心部分球心在$0 _ { 2 }$ ,外面部分球心在$0 _ { 1 }$，刀口仍放在$0 _ { 1 } , 0 _ { 2 }$之间切割至光轴。对于中央部分，刀口在$0 _ { 2 }$内，所以中央右半部变暗，对于外面部分刀口在$0 _ { 1 }$之外,所以外面的左半变暗，就得到示意图35上的阴影图像。
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"title": "图35"
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图36 通过以上两个特例给我们很大启示：我们不必在每次看到阴影图后，再画个图来决定$0 _ { 1 } , 0 _ { 2 }$或更多个0点，用它们离开镜面的远近来决定镜面高低形状，这样太麻烦了。现在国产阴影仪的刀口都是从右向左切割的。就可以这样想象：有一束平行光是从左面（即刀口的对面)斜着射过来照到镜面上，它的阴影图就反映了它的高低情况。如对中央高的镜面，这种情况像草帽如示意图36，光从左面射过来，草帽中间部分的右半变暗，草帽边缘高起来，边缘左半边变暗。正如太阳从东方刚刚升起。山的东面被照亮，而西面尚未照到一样。用这种方法看到阴影图后，立刻就会“感知”波面的“起伏”。这只是一个过渡的辅助方法，在熟炼以后，看到阴影图立刻会与镜面形状联系起来，不需要再经过什么思考了。 对于好的球面波，阴影图上亮度是一致的，刀口未切时全是亮的，切了一点则均匀变暗，切得多时暗的深浓，全部切掉则全都变暗。看不出上面的起伏，好像阳光照在平坦的大地上，得到了所谓“平面的阴影形象”，凡是阴影图上黑白交界处就相应于镜面高或低的顶点（与球心在刀口的球面波面相比)它们形成等高环。对于反光镜如上所看到的，右暗左亮（草帽顶)是高切带，右亮左暗是低切带。而对于透镜及透射元件正好相反，对它的某个面来说右暗左亮是低切带。右亮左暗是高切 图32 带，或者我们把平行光束设想为从右向左照也可以。 阴影图上与刀口垂直的直径灵敏度最高，与刀口平行的直径精度为零。在此直径上阴影图亮度是一致的。阴影图亮暗左右对称的分布在垂直直径的两侧。也即沿这条直径将阴影图左右折起来，正好亮暗叠和，不透光（就像同一张底片与照片）。当镜面带差比较多时，我们找不到准确的球心或焦面，只能觅得一个平均球心或焦面。在此点阴影图左(或右)侧所有亮的面积与所有暗的面积几乎相等！这在抛修非球面时是有用的。 按照这些原则，再复杂的情况也不难判断出来。自己可以用橡皮泥捏成各种镜面形状来观察其“阴影图”掌握阴影规律，下面再绘出几幅阴影图与镜面形状示意图对照。
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{
"title": "图37中央高图38边高图39边塌"
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用阴影法检验凹球面：凹球面镜是不需要用其他辅助镜面的。先把欲检验的镜面放在架子上，用带子稍加固定。对于大些的镜面要用皮带或钢带挂起来，平整的薄钢带最为理想，带宽要窄于镜厚，带中心与镜子重心在一个铅垂面上，挂上后带子不能有扭曲。我们可以在抛光了的球面中看到被光线照亮了自己脸的正像。随着人沿光轴远离镜面，脸像就逐渐变大。至瞳孔充满整个镜面，这位置就是球心附近了。人再往后去，像就变成倒的且逐渐缩小,这表示脸已到了球心以外。对于曲率半径不太长的球面，用这种办法可以很快找到球心的大概位置。把阴影仪刀口放在瞳孔充满整个镜面的位置，接通电源就会看到阴影仪点光源或缝光源的反射像。将头左右摇摆就会看到像与刀口有相对移动。当刀口像与头同方向移动时，表示像比刀口靠近镜面，必须把阴影仪往镜面方向移近些，直至二者相对移动较少时，即视差较小时，就可以用刀口去切割像点。镜面上阴影移动方向与刀口相同时表示刀口在“焦内”，即在球心附近靠近球面，须用微调把刀口远离镜面直至移到球心 或其平均球心处。对于R长的球面镜,就要用一支手电筒在镜面前照亮，眼睛看着镜面中灯泡的像，人往后退，直至灯丝充满整个镜面为止，此处即球心附近，应把 阴影仪刀口放在此处，再慢慢调至球心。对于熟练的工作者，看刀口在镜面中成像的情况，可以很快的把阴影仪放好。图40、41、42是有大误差的阴影图。请说出各有什么缺陷？ 图40 图41 图 42 左半部或右半部内亮和暗的部分占有近似相等的面积，因为此时各带球心位置并不完全重合，找不到共同的球心。检验时刀口要缓慢地切，缺陷小时，一切而过是看不清楚的。刀口未切到时，眼看整个镜面上的亮度应该是均匀的。亮度要适当，太亮刺眼或太暗难辨都会降低灵敏度。 这里图43是镜面修改过程中的阴影图。可以清楚的看出镜面起伏情况，这是 由于抛光工具未压好及动程短所造成。 图44是一个凹球面的阴影图，中央低下去约$0 . 0 3 \, \upmu$ m。这个量是由干涉法测量得到的。对于精度要求不高的镜面，可以量出各带球心位置差一纵向像差，算出表面形状及误差值。图45是图40的干涉图，是用自制专用干涉仪检验的，塌边仅1个条纹（1/2波长）;塌边是由于手的温度造成。再看图46，它是图41的干涉条 图45 纹，中间高小于1/2条纹（约1/5波长)。也是用自制专用干涉仪检验的，从阴影图看很明显，好像缺陷很严重，可见阴影检验精度还是很高的！ 图46 图 47 图 48 图49 图50 图51 动，使中央部分均匀变暗。求出中央部分的球心，量量看，是否比规定的R长？如果长就要把中央低的部分再抛低并把它的范围扩大到外边去。（待续）$\left\lceil \lambda \right\rceil$ （责任编辑李鉴） 在用刀口切割像点时，我们就可以看到阴影图。根据上面所述，就可以判断镜面缺陷及位置所在。镜面存在缺陷时，我们只能把阴影仪刀口0放到平均球心处，在这位置时镜面阴影图 在抛修光学样板时要注意一种情况：样板不单是要求局部误差小，且要求曲率半径R有一定公差，所以在阴影检验时就有可能出现一些“矛盾”。如明明看到中央是低，需要把外面多抛去一些，可是一量R还长，又要求更低才行。这时必须优先照顾R，应先把中间低部分的R确定出来，即把阴影仪向前 图43 图 44 检验球面用光缝较好，用光点则比较暗。在大多数情况下，用宽度$0 . 0 1 \, \mathrm { m m } \sim 0 . 0 5$ mm的缝是合理的。说说图47，48是什么缺陷？下面给出三张较好的阴影图见图49－51，但还有小的缺陷！如果我们的球面镜加工到接近这种程度或比这还差一些，就可以结束了。要想在阴影图中一点点缺陷都看不出是比较困难的，尤其是对于大型镜面！
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{
"title": "赴云南天文台丽江观测站观测参观散记"
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今年5月底，笔者作为国家自然科学有幸和北京天文馆的张子平、王玉民老师一起赴云南天文台丽江观测站观测和参观。在这里把这次旅行的见闻写下来，给大家介绍丽江观测站的基本情况，展示丽江的星空和美景。相信对于有兴趣前往旅游和观星的同好，本文会是一篇有用攻略。
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"title": "出发与到达"
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丽江作为一个著名旅游城市，交通是很方便的。丽江有机场，离市区不太远，目前对国内的主要大城市开通了直飞航线。如果到你所在的地方没有直飞航线,或者直飞航线票价太贵，那也可以选择先飞昆明,再转飞丽江。昆明到丽江的航班每天有许多,非常方便。近两年从昆明到丽江也有了直达的火车，夕发朝至的那种，睡一晚上就到了,经济实惠。当然,昆明到丽江每天也有许多班长途车，走高速直达的那种高客一般需要$8 \sim 9$小时。这次，我们选择了从北京直飞丽江的航班。 旅行的风景不一定要到达目的地以后,在旅途中就开始了,坐飞机也不例外。作为雪山爱好者,我早就对我国西部的雪 山悠然神往，其中贡嘎山作为蜀山之王一、相对高度最高的雪山之一，一直是我魂牵梦索的神山中的神山。确定直飞以后，我从地图上看航线，确认贡嘎山将会出现在航线的右侧,因此值机时特意选了一个右侧靠窗的座位。起飞后过了一段时间，飞机里开始提供饮料、早餐，然后，我开始打瞌睡,但没有上闹钟。冥冥中似乎自有天意,我迷迷糊糊中一觉醒来,拉开窗户，赫然看见，在远方的蓝天下，一片莹白的雪峰巍然屹立，中央的主峰高耸天际，周围围绕着若干卫峰。当时我就感到，这就是贡嘎山！后来，我通过Google Earth 软件进行了确认，我就这样简简单单地看到了贡嘎山。 在接下来的航程中，美景接而至。我看到了红土地,看到了一个大湖(后来经证认是泸沽湖）和其背后的数座雪峰………··接下来，一串漂亮的雪峰又闯进我的视线。飞机在这雪山东边兜了一个圈子，航向由东北向西南变成了由北向南,这串美丽的雪峰再次出现在我眼前。然后，眼前出现了一座中型的城市,城市的一角黑的,我立刻认出了这就是丽江,黑的部分是丽江古城，那么，刚才那串雪 口詹想 峰就是丽江著名的守护神山——玉龙雪山！莫非，这个兜圈子是飞行员故意为之，让大家提前欣赏玉龙雪山的英姿和丽江城的全景？ 到达机场后，我们乘坐机场大巴进城，票价20元/人。机场到市区正在修高速，所以这会儿路况很差。到市区后，我们找了个小饭馆吃了顿午饭，要了颇有当地特色的小菜竹叶菜（号称只生长在玉龙雪山上的当地野菜）、东巴肉（纳西族的腊肉）、南瓜尖、泡椒牛肉。由于在飞机上没吃好，这菜做得也确实美味，所以多吃了些，吃了十成饱。后来的经历表明吃这么饱是极其错误的！
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{
"title": "高原与高原反应"
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吃完午饭，我们没有多做停留，直接上高美古观测站（俗称上山）。高美古站坐落在丽江城南偏西的太安乡高美古村边，离市区有40多千米路程。观测站不提供交通车接送观测人员，需要自行坐车前往高美古观测站。一般选择包出租车，目前的市场价约为150元一趟。这次感谢站上的白金明老师和范玉峰老师,联系了一位常跑高美古的和师傅，价格为120元趟。和师傅的联系电话在高美古观测站的 官网可以查到，大家可以自行查阅。 和师傅非常健谈，一路上给我们介绍了许多丽江的风土人情，比如纳西族（丽江人大多数都是纳西族，“和”是纳西族最大的姓）、东巴教（“东巴”是纳西族中最有知识的人，相当于某些民族的祭司，拥有很高的威望，在纳西人中所占比例极少。纳西族的象形文字东巴文只有东巴才能掌握和读写）、纳西人在玉龙雪山下殉情的习俗等等，还谈到高美古的“古”字在纳西语中是“高地”的意思。 40多千米都是山区的普通路，我们行驶了一个多小时，终于来到了观测站。丽江城的平均海拔2400米，相当于北京地区最高山峰的高度。而高美古观测站海拔约3200米（东经$1 0 0 ^ { \circ } \ 0 1 ^ { \prime } \ 5 1 ^ { \prime \prime }$，北纬$2 6 ^ { \circ } 4 2 ^ { \prime } 3 2 ^ { \prime \prime } )$，这里才是真正上了高原了。 初上高原，我们并没有什么感觉。在高美古李健站长的安排下，我们很快入住了他们的专家公寓。每人一个单间，有自己的卫生间，有电热水器可以洗澡，条件很不错。房间里可以有线上网，不过速度较慢。这里最大的特色是各种取暖设施一应俱全，房间里有电暖器，厕所里有个小电暖器，上方装有浴霸，床上还有电热毯，可见这里在多数时候都挺冷的。 安顿好以后，稍事休息，我们就迫不及待的想去看看2.4米望远镜圆顶。这时我感到了一些高原反应—呼吸比在平原要急促了，上楼走得稍快一些就会明显地喘气。所以，我们一路是很慢地散步过去的。走了约300米，翻过一个缓坡,2.4米镜的圆顶就出现在了眼前。因为这里空 好天气下高美古站的星空。王德清供图，原作者不详。 旷，建筑少，所以这圆顶并不显得大。由于观测人员多数都在休息（夜间值班白天休息），所以我们在外面转了转就回去了。往回走时再翻过缓坡，远处能望见玉龙雪山和其身后的哈巴雪山一一这里真是个观星赏景的世外桃源！ 回到房间，我开始感觉有些犯恶心，并且越来越严重。晚饭在站上的食堂吃，厨师用简单的盘子盛了几盘菜，配些咸菜和汤，主食是米饭，大家吃多少就盛多少，非常随意，味道也很不错。但我的恶心一点不减，强行吃了一点就回去了。接下来， 论是，初上高原一开始一定要少吃！吐完后，肠胃舒服了一些。接下来就觉得肚子饿，但是没有食欲，且四肢无力，这种感觉真难受，只能在屋里休息。但即使是待着不动，也能感到心跳比在平原上快得多。粗测了一下，平时我的心跳每分钟不到60次，到这里竞然高达83次！这也是典型的高原反应症状。说真的，我真没想到自己的高原反应这么厉害！ 第二天，我的食欲恢复了不少，当天中午吃了一大碗米线，很舒服。不过，另外一些反应出现了，那就是头有点疼，同时 2.4米望远镜圆顶 玉龙雪山（右）和哈巴雪山（左） 2.4米望远镜观测人员温馨的休息室 5月27日前半夜拍摄的半人马座（右）、豺狼座（中）、矩尺座（左）等南天星座 5月28日凌晨拍摄的星空,连了线的是望远镜座,上方是人马座（左)、天蝎座（右)和银河，近地平线处云层明显较厚。 到68次，呼吸也基本不急促了。到第三天，各方面都基本恢复正常了。 纵观这三天的情况，队伍里岁数最大的王玉民老师，一直没什么反应。张子平老师的反应也比较轻微。所以，高原反应和身体好不好、年龄大不大没有关系，只和体质以及身体的适应能力有关，而且多数人适应一段时间后也就好了。
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"title": "观测与参观"
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我们到达的当天（5月27日）天气一直还行，蓝天白云，能见度很好。到傍晚云越来越多，但云缝中是蓝天。天黑后，天气总体变得更差。好在我们的观测场地就选在公寓东边的草地上，因此可以在屋里休息，不时下楼看看天气。前半夜有一阵天气还行，架设备拍了几个星座一这些平时很简单的动作在严重高原反应和饥饿时真是太费劲、太难受了；后半夜3点前后也有一阵天气还好，又拍了一组照片。另外，能清晰地看到丽江城的光污染对本站北偏东的天空有了严重影响，好在相信这个站主要的观测目标都在更偏南的方位。 因为难受的高原反应，我第一晚没有坚持长时间观测。第二天身体基本恢复正常，我们希望天气能放晴。当天傍晚，吃完晚饭以后，我们去参观了2.4米望远镜。感谢这里的观测人员王雪利、王德清的热情接待。他们带我们参观了他们的休息室，他们的机房,最后是2.4 米镜的圆顶。他们给我们详细介绍了这台望远镜，比如，这台镜子是$\mathsf { R } ^ { - \complement }$系统，拥有卡塞格林焦点和耐斯密思焦点，系统焦比为$F / 8$（想想对应的焦距应该为多少？)。目前后端配备的 CCD为 PI VersArray 1300B CCD,尺寸为$2 6 . 8 \times 2 6 . 0 { \mathfrak { m m } }$，像素数为$1 3 4 0 \times 1 3 0 0$，每个像元大小为$2 0 \, \upmu \mathrm { ~ m ~ } { \times } \, 2 0 \, \upmu \mathrm { ~ n ~ }$ lo对比现在常见的数码单反,比如佳能 50D,每个像元大小仅为$4 . 7 \mu \mathrm { ~ m ~ }$，比之专业的 CCD还是有很大差距的。另外,生产这台望远镜的 TTL 公司,竟然已经被Google公司收购了！ 不过，无情的云越来越重，到了晚上全天基本一颗星星都看不到了。根据天气预报，接下来丽江是更坏的阴雨天，我们继续耗在山上也无意义，只能决定先下山。如果接下来两晚某一晚天气突然变好，我们再杀回来。 从观测站的李站长处得知，丽江天气最好的月份在每年的11月到次年4月，5月到10月为雨季，其中7、8月特别集中，想去丽江观星的同好要特别注意！我们这次去得确实不是时候，刚好进入雨季。最终，我们也没能再杀回站上，接下来两天果然是阴雨连绵。
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{
"title": "丽江古城及周边"
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从观测站下来后的两天，我们就在丽江古城及周边转悠，游览了一些景点，也了解了一些景点。不过这本杂志毕竟不是旅游杂志，我们篇幅也有限，所以对这些景点只简略一提，供大家参考。以下列出我认为丽江及其周边最重要的景点。 丽江古城：丽江城的东南部分是保留完好的古城，是游客必去的地方。古城北门俗称“大水车”，是古城的标志性景点之一。从大水车往南可以到达古城的中心四方街，四方街往西的狮子山上是俯瞰古城全貌的好地方，某些客栈的露台在天气好时还可以拍到玉龙雪山与古城的合影。古城南部的木府是古代丽江最高行政长官的官府，也很值得一看。古城里有大量的客栈，住客栈是体验丽江的最好方式。 玉龙雪山：从市里有7路车去玉龙雪山景区，在途中购买进山门票，然后车一直开到游客中心。从游客中心开始换乘景 区的所谓环保车（要单独买票），其实就是普通的大巴车，没看出哪里环保。景区里有大中小三条索道可以坐，大索道直上雪线，可以摸到雪，但价格也最贵。其余两个索道都到达半山的“坪”，从侧面欣赏雪山。不过实际上如果天气好，在景区里随处可见雪山，所以坐索道其实并非必要。景区里也有一些景点不用再额外买票，比如蓝月谷是几个高原湖泊，不过距离游客中心较远，除非你想长距离徒步，否则景区环保车是必须坐的。 黑龙潭公园：凭丽江古城维护费收据可以免费参观（许多景点都要看这个收据，所以建议一开始就在客栈买好。80元人，6天有效。），晴天时是跳望玉龙雪山的好地方。公园北门口有“东巴文化博物馆”，免费参观，是了解东巴文化的一个绝好去处，感兴趣的一定要在这里多花时间。 拉市海：丽江城西很近的一片湿地，去高美古的路上会路过，景色也不错。在那里可以骑马上玉龙雪山南侧的一些卫峰。 泸活湖：丽江东北较远的地方，在丽江市宁县境内，云南和四川的省界上，来回一般要$2 \sim 3$天，悠闲的住在湖边度假是典型的玩法。泸活湖边住着著名的摩梭人，据说至今还保留着“走婚”的母系氏族社会风俗。 梅里雪山：丽江西北较远的地方，在迪庆藏族自治州的德钦县境内，云南和西藏的省界上，来回至少要3天，其壮丽程度据说远胜玉龙雪山。另外其山脚下有一个原生态村落雨崩村,据说风景绝美。在 2.4米望远镜和目前所配CCD拍摄的M109星系，如此精细的细节是小型设备望尘莫及的。王德清供图。 丽江古城里经常可以看到户外店门口的黑板上写着“去梅里雪山、徒步雨崩”或者“去泸活湖”，寻找同伴的告示，大家如果在本地找不到同伴也不妨试试到了丽江再找。
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"title": "后记"
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虽然这次赴丽江观测因为天气原因而不是太成功，但丽江观测站的恬静，丽江的美景，都给我留下了深刻的印象。有机会，丽江是一定还要再去的，去圆我个高原观星梦，一个欣赏星空下雪山的梦！A （责任编辑张恩红） 玉龙雪山脚下的高原湖泊 丽江古城即景
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"title": "天文摄影"
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摄影是以光来作画的，神奇的光线将大自然装点得色彩斑斓，五颜六色。摄影用光是一项技术,也是一项艺术。 我们知道室内摄影是需要用多益灯光对被摄体进行布光的，在室内，所有光线都由摄影师来控制，没有任何的干扰，比较容易把握。而室外摄影,摄影者不可能自带很多的光源设备，大部分只能靠自然光线来布光，摄影是被动的，也复杂得多。关于摄影用光的方法，有很多的摄影书籍，大家可以去参考，这里只是从艺术方面给大家介绍两个摄影中常用的知识一一用光角度和光线的强弱控制。 我们在摄影中总是强调要表现出被摄体的体积感或立体感，而光线的角度就决定了物体的立体感。用望远镜观测过月亮的朋友都有这样的感受：当月球处在上弦月或下弦月期间,我们能够很容易地看到清晰的环形山，而在满月的时候环形山却很模糊，这就是太阳相对于月球位置角度不同所造成的光线角度问题，上、下弦 月时，太阳相对我们来讲是处于侧光位置，环形山被照出长长的阴影，阴影衬托出了环形山的形状(见图 1)。在满月时,太阳处于顺光位置，直射月面，阴影看不到了,所以环形山很难看清楚(见图2)。 我用3D软件模拟了一尊石膏雕像，大家来观察一下（见图3)：图三是在固定位置观看石膏像在不同光线角度下所表现出的几个不同光影现象。可以看出，侧光和侧逆光是能够比较好地表现出物体立体感的几个光线角度，顺光（又叫平光）是比较难于表现的光线，这在绘画布光上也是比较忌讳的。 图四是使用单一光源（图$4 - a )$和主光源与辅助光源（图$4 - b )$同时对石膏像照明的效果（见图4)。我们可以看到石膏像在主辅光源共同照明下才能更好地表现出本身的体积感。 这里涉及到拍摄单个物体的主辅光源的照明强度问题，在摄影中叫“光比”。一般来说,夜景照明,如果主光源强度为 1 时，辅助光源为1/3至1/5左右的光比强度较合适。当然，这还要在不断的尝试中去体会。 在夜晚实际拍摄中，常常看到使用机顶闪光灯进行拍摄的人们,如果是一般的拍照留念这也就无可厚非，但在艺术创作中，应该尽量避免使用闪光灯顺光拍摄。多用离机闪光灯或手电一类的照明装置在侧光位置进行布光。 图五是一幅典型的顺光照片（图5），可以看到前景过于明亮而又没有任何体积感的一颗大树把漂亮的星空完全压下去了,与背景格格不入。虽然在拍摄技术上是不错的，但在艺术上来说这是一幅失败的作品。 图六采用了侧光照明，虽然前景的鲜花比图五离镜头更近，但我们并没有感到刺眼，立体感更强，与背景很好地融合在了一起(图6)。所以建议大家不论在室内还是室外摄影，都不要使用相机自身所带的机顶闪光灯，尤其是在艺术摄影领域。 过强就会出现图五那样的情况，会严重地干扰和破坏背景天空的表现力。如何恰到好处地布光，这需要经过很多次的摸索和试验，也是经验的积累。图七和图八一个是侧光（图7)，一个是侧逆光（图8),都比较准确地把握住了光线的强弱程度，特别是图八，具有很强的视觉冲击力。 带地景的天文摄影中，对远处景物的照明看上去我们是无能为力的，但我们可 来加以利用，完全可以达到我们想要的光照效果。 图九、图十和图十一是利用自然光——月光（图9）、天光（图10）、城市灯光（图11）拍摄的优秀天文作品，图九侧光的运用很好的突出了前景雪松和后方雪地的厚重与质感。图十不但利用了天光 十一中，人物的动态，望远镜的质感，成为本幅作品的亮点，是一幅以城市灯光为主光源，天光为辅助光源的成功范例。 有一个误解，一说到天文摄影就想到一定要到远离城市的郊外，没有灯光、月光干扰的极暗环境下去拍摄。其实这个拍摄条件主要是针对深空天体来说的，而普通天文风光摄影在这样的环境下反而拍不出理想的照片，月光、云雾、城市灯光恰恰是天文风光摄影重要的视觉元素。A 注：本文图片除署名外均来自网络。
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{
"title": "走近TWAN，关爱夜空"
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小华
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{
"title": "TWAN"
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打开 TWAN（TheWorldAtNight）的网页,进入眼帘的是一幅幅令人震撼的图片：在欧洲的古堡上，明月正在升起；在非洲的沙漠上，银河横贯夜空；在北极的雪域中，极光绚丽虚幻·…··将天文现象与世界各地重大的历史、文化、地理景观相结合，是TWAN倡导的一种创作形式，被称为“天文景观摄影”（landscapeastrophotography）。基于这种形式,TWAN 联系并凝聚了世界各地的一批天文学家和摄影大师，将艺术与科学、历史、文化结合起来，创作出一批极具冲击力的作品；所有的作品都围绕“暗夜的重要性"这一主题，呼吁人们抵制光污染、关爱美丽的夜空。 2007年秋，《天空和望远镜》的专业摄影师、尼尔森科学摄影奖获得者巴巴克·塔夫雷士等天文摄影家开始创办TWAN项目，并在无国界天文学家组织（AWB)协调下开展工作。“德克萨斯州上空美丽灿烂的金星，几个小时后将在德黑兰出现；梵蒂冈的北斗星，中国佛教徒在他们的寺院中也可以看到；大峡谷宏伟的银 河，将同样升起在喜马拉雅山、受到尼泊尔人的敬仰。我们头上的夜空是没有国界的,这种普遍的看法是一座桥梁，将我们连接在一起，创造了解和友谊。"基于这一理念，,TWAN 以“天文景观摄影的创新方式拓展了国际视野，被联合国教科文组织和国际天文学联合会指定为2009国际天文年的特别项目，并通过照片和延时数码、网络、展览、书籍和DVD等途径逐年扩大宣传和影响。 2010年4月,TWAN通过其网站组织了首届国际地球与天空摄影大赛。来自30多个国家的200余名摄影师提交了作品；美国、罗马尼亚、伊朗和波兰的参赛比例占前4位，其中美国占$3 0 \%$。大赛分为“美丽的夜空"和“抵制光污染”两大类。参赛照片首先由TWAN在世界各地的摄影师投票初选，然后由评审小组在每个类别中确定前5名。希腊克里斯·克索普拉斯的《神殿之夜》被评为“抵制光污染”类第一名。照片透过位于苏尼恩海角的波塞顿神殿廊柱看去，灿烂的星空已经被城市逼人的灯光侵蚀。“美丽的夜空”类第一名由美国的托尼·罗厄尔获得。照片题目是《月夜彩虹》：在满天星斗的月光下，位于加利福尼亚的约瑟米蒂 瀑布升起绚丽的彩虹。其他获奖作品也都以TWAN的形式诠释了主题，并辅以简短说明,给人以深刻印象。遗憾的是，本届大赛没有中国人参加。
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"title": "我的TWAN之旅"
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作为一名业余天文摄影爱好者，我通过《天文爱好者》杂志开始了解TWAN项目、浏览TWAN网站。在TWAN画廊中，看到P.K陈(小飞侠)的不少作品，感到很亲切。但总的来说,来自中国的图片还是太少了。今年四月，看到TWAN与GAM(国际天文月)共同举办第二届国际地球与星空摄影大赛的通知后，内心有些冲动：尽管TWAN大师高手云集，但其“天文景观摄影”的创作形式、“暗夜重要性”的环保理念和“天文无国界”的和平精神，是每个人可以学习和践行的；大赛对世界所有地区、所有年龄的人开放，中国人应当积极参与。为此，我开始思考参赛问题。 我常去泰山后长城岭，那里有著名的齐长城遗址，长城岭由此得名。该段长城西起黄河，东至黄海，全长约500千米，由2500年前的齐国修建，比后来的“秦长城”早200余年。长城岭最高点海拔880米，位于山东历史上的历城、泰安、章丘、莱芜四县分界处，被称为“四界首”。正是由于这样的地理位置，附近的大气透明度较好，光污染影响较小，济南市天文台就落址在这里的七星台。泰山后的齐长城前建有“武圣门”，相传是当年孙子练兵的地方。望着那宏伟的建筑，我参照TWAN的形式，逐步形成了齐长城 与星空的拍摄构思。 我始终认为，银河是最为壮观的天体景观，但在当今大气与光污染的环境中，城里人已经很难看到壮观的银河了；即便是在长城岭，这种机遇也是不多的。四月初的泰山后春寒料峭，植物尚未复苏，但夏季星空已于凌晨悄然而至。我抓住晴好的夜空机会，在长城岭下试拍了几张银河并上传至“牧夫天文论坛”，不少80后、90后的年轻人跟帖感叹“长这么大还没见过银河”，也有不少同好对图片提出改进意见。网友的反应，使我最后敲定了齐长城上银河的拍摄方案。
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{
"title": "实拍"
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2011年4月11日，一天的北风再次“澄清”了天空，黄昏的阳光让人感到刺眼，预示着今夜明晨将有良好的视宁度，我开始做拍摄的准备。12日凌晨3点，闹钟准时叫醒起床，50分钟后来到长城岭。是时，壮观的银河在天蝎和人马两大黄道星座的拱卫下，由西南向东北斜贯在武圣门上；天蝎座的心宿二在银河的右侧闪烁着黄色的光芒，人马座的“茶壶”指向银心方向，那里深藏着迷人的礁湖星云、三裂星云和$\Omega$星云，天顶则是明亮的夏季大三角，好一派壮观的“MilkyWay”！我架起了单反相机和三脚架，连接快门线，并设置到“反光板升起”模式，以尽量减少震动。面对武圣门和上空的银河，先后使用$2 4 - 7 0 \mathfrak { m m }$和$1 2 - 2 4 m m$两支镜头，并尝试不同的ISO与速度及光圈的组合，以便有更多 的选择。旋转的地球只给紧张的拍摄留下1小时的时间，4点50分天空开始泛蓝，星河逐步淡出。下山前，我向着东方拍下了长城岭的黎明。 按照TWAN的要求，我从当日的19幅银河照片中选出了3幅，又从3月份拍的武圣门星空照片中选出2幅，分别确定了题目，加注了齐长城武圣门与银河、星空的简短说明，并附了精确的地理坐标。4月18日，向TWAN提交了5幅照片。
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"title": "获奖"
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TWAN网站并未于原定的4月30日公布大赛结果，我也没太在意。无论技能或器材，我都有很大差距，这次是重在参与、学习提高。没想到的是，5月11日收到大赛组委会敦克·特策尔先生通知并祝贺获奖的邮件。打开TWAN网站，在“2011国际摄影大赛获奖名单公布”中看到的有关信息是“美丽的夜空类第4名，长城的夜空，由中国小华拍摄，将获得由Lumicon公司提供的望远镜行星滤镜。这幅照片显示了中国(齐)长城之门上的银河。”在我的获奖图片上，TWAN将文字说明作了这样的编辑“在中国（齐)长城的武圣门上空，银河穿过天蝎星座和人马星座。日期：2011-4-12"。 本届大赛产生了两类各5名获奖者。“抵制光污染"第一名是奥地利的托马斯·库拉特拍摄的“阿尔卑斯山之夜”，显示了高山星光与山谷光污染的对比反差，获得了127mm折射望远镜的奖品；“美丽的夜空”第一名是斯特凡·威特拍摄的“冰岛极光”，展现了北极光与银河在冰川湖上交相辉映的美丽景像，获得80mm复消望远镜奖品。其他获奖者分别来自伊朗、澳大利亚、葡萄牙、法国、美国等，其作品各有特色，从不同国家、不同角度彰显了抵制光污染、保护美丽夜空的重要意义，倡导着天文无国界的和平精神。本次大赛共有来自30个国家的240名作者参加，提交了1000余幅作品，其中美国占$2 5 \%$，其次是伊朗、德国、中国。我为中国人首次参赛并获奖而感到高兴；在以环保、人文、和平为主旨的国际性活动中,不应没有中国人的参与。 我在给敦克·特策尔的回复邮件中写道：我了解TWAN的时间不长，但认同你们的环保理念、唯美风格与和平精神，愿意与我的中国同好一道更多地参与TWAN的活动，共同呼吁关爱美丽的夜空。 在今后的国际地球与天空摄影大赛中，相信会有更多的中国作品参赛并获得更好的名次。A （责任编辑，陈冬妮）
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"title": "编外："
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据巴巴克·塔夫雷士通告，第二届国际地球与天空摄影赛事受到了各方关注，《国家地理》、《每日邮报》《神奇的星球》、MSN等网站的首页，以“2011最佳夜空摄影”为题刊载了10幅获奖作品，并分别加以文字介绍。国内媒体包括新华社、《中国日报》、《中国经济》、《光明日报》、《环球时报》，以及新浪、腾讯、雅虎等数十家网站，也都作了转载。 2011年6月14日，本文作者专程到天文馆与杂志社的几位同事以及介绍TWAN文章的作者小聚，言谈甚欢。大家的共同心愿就是希望《天文爱好者》杂志作为天文爱好者交流的平台，能够更好地为读者朋友服务。希望越来越多像本文作者一样的爱好者踊跃参与TWAN这样的活动，让世界听到中国天文爱好者的声音。
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"title": "再上兴隆口冯 宇"
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2011年4月2日，乍暖还寒，北航北斗巡星会精心组织了一次兴隆国家天文台梅西叶马拉松观测活动。我们已经不是第一次去了，大一新生和经验老道的天文摄影爱好者齐聚兴隆，“单反”三脚架、长枪短炮，共享梅西叶天体带给我们的天文盛宴。 兴隆的天空
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"title": "初到兴隆"
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我们直奔“银色战舰"LAMOST，即大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜。对于它我们并不陌生。但是兴隆古朴典雅的环境和LAMOST清雅炫丽的外表，对于第一次到这里的人无疑有着巨大的吸引力。 在天文台陈老师的带领下，我们有幸近距离参观了LAMOST的内部结构。碰巧，由24块六角形平面子镜拼接而成的5.72米$\times 4 . 4$米的反射施密特改正镜今天微微倾斜，使我们有幸能参观到它的全貌。在望远镜内部宽阔的空间里，由37块球面子镜拼接而成的6.67米$\times$ 6.05米球面主镜深深震撼了在场的同学。焦面上的4000根光纤密集而精准地排列，每个光纤由两个遥控电机精巧操控。如此精密的结构和密的设计更是激起了我们对它的无限兴趣。在老师的耐心讲解和答疑下，我们对这个世界上光谱获取率最高的望远镜逐渐有了一个清晰完整的认识。
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"title": "沐浴星辉"
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当天的重头戏当然是梅西叶马拉松了。湛蓝的天空一丝云都没有，仿佛伸手一摸就可触碰到遥远太空。天狼当仁不让地早早出现在南方的天空。一个个熟悉的星座紧随而至。兴隆的观测条件无疑是十分给力的，远远好于过去我们去的石塘路。加上专业的人员，齐全的设备（协会的152、203、天狼、牛反），此次观测可谓天时地利人和俱占。 趁着那熟悉的星点一个个浮现，我们已经开始行动了。讲解器材，架镜子，找目标。在我们的耐心讲解下，星空的轮廓也在大家脑海中逐渐变得清晰起来。从北极星到母子熊的传说，从猎户的腰带到大犬$\upalpha$，我们一次次不厌其烦的讲解着夜空的故事。看到大家专注的表情，我们也倍感欣慰。 银河如链，满天繁星恣意挥洒在偌大的黑幕上。正是那零落的点点闪亮，承载着人们千年的梦想，随着悠长的历史，随着茫茫的河道，飘向了浩淼的宇宙深处·…而我们要做的，就是不断把星空的故事告诉更多的人，让大家一同感受天文的快乐。
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"title": "梅马进行时"
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当然，今晚的主要任务还是进行梅西叶观测。其实，如果想认真进行“梅马”可不是一件简单的事情。首先良好的观测条件及观测地点必 ■观测人员留下的光痕 LAMOST与银河 不可少。其次要提前做好各方面的准备。在观测过程中，掌握节奏，观测顺序很重要。随着星体的东升西落，你要精神高度集中，随时比对星图，准确把握。 按计划我们兵分两路，一路给初次来的人进行常规讲解，一路早早赶到西边，争取抓住即将落下的目标，这是一场与时间的赛跑。M42、M45、M35、M37、M36、M38、M41还是可以比较容易拿下的。但在朦朦胧胧的亮光中，像天兔座球状星团M79之类的星团隐藏极深，就算你有8.5等星图的精确定位也无法短时间发现它们。但在我们的不解努力下，到21点左右，西边天空还是基本被观测小分队扫荡完毕。 夜深了，大家纷纷回屋整理之前的收获。剩下一部分人留了下来，整理好防潮垫、星图、双筒、红光手电后，开始了在房顶的观测。我们的目标转向了大熊猎犬一带的星系团。在110个梅西叶天体中，星系多达40个，它们都较暗。但由于事先有过观测经验，这些暗淡的星系也很快被经验丰富的队员捕获。 此时，有人打算挑战后发室女座星系团。对于进行梅西叶马拉松的人来说，这无疑是今夜一场最艰难的战斗。双筒里看去，视野里只有密密麻麻的一团，而且几乎没有6等以上的恒星可以作为参照。我们手举双筒，躺在屋顶上艰难地比对着手中的《世纪天图》，冬末春初的风刮过我们的脸颊，把星图吹得乱飞。一番“搏斗"后，你甚至连开始的定位都找不着了。一切又从头再来。最终，经过两个小时的不懈努力，我们终于攻克了后发室女星系团。看着此时被风吹散的头发，散落的星图，不禁感叹，真是“战罢后发三百万，败麟残甲飞满天”啊。不过之前“可憎"的星团现在也变得更加迷人璀璨起来。或许，梅马的魅力就在于此吧。 此时，梅马的征途已经过半。恢弘壮阔的夏季星空，伴随着那个圣洁庄重的北十字升起，像点点银色火焰，再次点亮了东边沉寂已久的夜空。 依旧留在房顶坚持进行梅马的人已经不多了，每次长时间观测对身体都是极大的挑战。大家忍不住困意纷纷下楼休息，一碗热气腾腾的泡面此时成为真正的抢手货。床位不够，有些人只能蜷缩在外面的沙发上。凌晨4点多，一部分坚挺的人打算上屋 顶再战。此时人马座已经稍稍升高。我们果断地把漏掉的M31收入囊中，并赶在太阳“正式”出来前把残余的星团找出。在越来越亮的晨光中，我们的战斗也正式宣告结束。
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"title": "收获颇丰"
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此次兴隆梅西叶马拉松之行收获颇丰。不但亲眼目睹了霸气十足的LAMOST，而且，更重要的是，在我们的仔细寻找下，一个个璀璨夺目的梅西叶天体尽收眼底。北斗的贺晶晶同学在发现自己寻找的梅西叶天体数“破百”后更是狂喜不已。不但达到了上次梅马记录数的两倍，更是震撼了在场的其他同学。 兴隆梅马不眠夜对于我们来说，是个难忘的夜晚。在天空狩猎的感觉的确很奇妙。借助绝佳的天气，我们有幸在一个晚上的时间里窥探到了那么多太空深处的星云、星系、星团。巡天一夜，梅西叶天体，那些孕育着年轻恒星的温床、那些超新星爆发后的残迹、那些和美丽的银河系一样的遥远的星系再次因我们而闪耀。兴隆梅马之夜，注定要镌刻在每一个巡星人心里最深的地方，永远不会忘记。A (责任编辑陈冬妮）) LAMOST下集体合影
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"title": "整合教育资源，普及天文教育"
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口芳草地国际学校远洋小学翟春晓 李毅 芳草地国际学校远洋小学坐落在远洋天地社区内。学校自建校初期就一直致力于天文教育的普及，在学校3一6年级开设了天文校本课，编写了天文探索校本教材，购置了“数字天象仪”等教学高端设备，构建了天文社团活动基地，开展了天文观测、社会实践活动、天文辩论会等丰富多彩的教育活动，让学校内的每一个孩子都能感受到探索天文奥秘的快乐。现在，芳草地国际学校远洋小学是北京市天文爱好者协会会员，北京天文馆青少年天文教育基地。 为了让远洋小学的天文教育资源发挥更大的教育实效，让更多的孩子有意识仰望星空，感受到星空的奥秘，体验仰望星空的快乐；为丰富社区的文化生活，圆社区居民、儿童用天文望远镜数星星的梦想，天文进社区活动在2011年5月23日在远洋小学启动。北京天文馆馆长朱进博士，天文爱好者杂志社社长、远洋小学天文校外辅导员齐锐博士及朝阳区科协、社区的领导应邀参加了此次活动。 启动仪式上，朝阳区芳草地国际学和日坛小学双方辩手和拉拉队齐聚一堂，向大家奉献了一场精彩的天文辩论会。辩论会上正反双方各持观点，依据自己的论据反驳对方，有层次、有逻 辑的阐述与追问时时赢得了会场上学生观众、教师及家长的掌声。引用正方黄文可同学的阐述“我们应该生后在现实社会中，以科学为依据去做出判断,而不是生活在幻想与虚幻中”将辩论会引向了高潮，会场掌声不断。在学生们的掌声中，天文馆馆长、区科协领导、八里庄社区领导慷概激昂，给活动以充分的肯定和高度的赞赏，朝阳区小学科学教研员王素英老师对活动进行了总结与评价，“天文辩论会是小学生科学素养提升的一种载体、一种形式，既培养了学生搜集与整理、分析与运用信息资料的能力，又培养了学生运用充分论据进行表达与交流的能力，同时培养了学生聆听与思辨、巧辩的能力”，希望给我们的孩子们搭建更广泛的形式更多样的平台，使天文教育实践受益于每一个孩子。 当视频画面展示了“远洋小学天文进社区调研活动的画面”后，启动仪式进入了高潮，天文馆及社区的领导等分别在远洋小学天文社团的旗子上签下了名字，表明了自己对天文走进社区的支持。同时朱进馆长等被聘为远洋天文进社区辅导员。今后，逢双周的周五，远洋小学的天文教师们将会搬着望远镜走进居民你的身边，和大家一起赏月观星，欢迎大家的参与。A （责任编辑齐锐）
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"title": "口李元"
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天文爱好者的爱好就在于了解星空的秘密,追求天文的知识。当然他们也很想知道天文学成长的过程，天文学从古到今的历史，以及天文学家在探测宇宙中的有趣故事。这就是我要向大家推荐的一本了解天文学发展史的书一一《图解天文学史》。 近来我国也出版了一些天文学史的书,但有的过于专业，内容过于庞大,不合青少年天文爱好者的胃口。眼前要谈的这本新书图文并茂，图片又多又好。文字也特别生动有趣。也是我多年来盼望的一本好书。在这本276页的书中图就有360多幅，大部分是彩色图。有不少从古代到中世纪的天文古迹,天文仪器，天文台以及许多历史画，很多还是第一次让我们看见。大约20 多万字的叙述和说明和图片照片相依共存,所以读这本书,既是在读 文字(就是作者对读者的谈话),也是在阅览图片。 《图解天文学史》总的说来可以分成古代、近代和现代三个部分。三个部分很自然地过度和连接。在一般的科普读物中对于古代部分叙述不多，更少见这么多图片，本书正好是一个补充。书中讲到古今天文学的发展,随时都把人和事结合在一起，所以书中可以看到的人物图像有百人以上；古今天文台、天文仪器也有几十幅照片，至于好看的天体图画和照片书中到处都有。所以从这本书中既能得到知识，又能从历史的画卷中对天文学的成就有高度的赞美和欣赏。其中有一部分专门介绍祖冲之和北京古观象台等中国天文学史资料，值得称赞。 这本书中的图和文紧密结合，它的书 由两位英国天文学家合写的书，原名就叫《天文学的历史》（THE·HISTORYOF ASTRONOMY),但是经过译者和湖南科技出版社的包装加上了＂图解＂二字，也不用"插图本"是一成功。这是一本科普读物，又是图文不可分离的结合体，因此中文译名比原来的书名更好！这样更吸引读者，更显示特色。可以说是画龙点晴。译者萧耐园是我国的知名天文教育家，也是全国科普工作者先进个人称号获得者，而且对外文和外国文化有扎实根底，因此本书的译文在科学和文艺方面都得到很大的成功。顺便还推荐他的另一译作《图说宇宙》也是湖南科技出版社出版的。该书以宏大的篇幅与丰富的内容展示了大量最新的天体照片和宇宙美景，不可不读。 本书杂志社有售；全书276页；定价 太阳的视运动和影子的变化，日复一日，年复一年，我们太习以为常以至于司空见惯了。然而我们的祖先曾经利用太阳影子的测量得出了非常了不起的科学结果。成语"立竿见影"就说明古代人们对日影有普遍的认识；中国的圭表和日暑是古代杰出的天文仪器之一；古埃及科学家埃拉托色尼通过夏至日太阳影子的测量，计算出地球周长，是载入史册的杰出科学成果之一；直至现在我们仍然通过太阳上中天的投影确定南北方向。 口国家天文台郭红锋 我们已经从地理课本中知道：地球自转轨道和公转轨道之间$2 3 . 5 ^ { \circ }$的倾角导致一年内太阳直射地球的点在南北回归线之间往复一次。以北半球为例：一年中当太阳直射北回归线时,正值北半球的夏至节气，正午太阳高度角为全年最大值；当太阳直射南回归线时,正值北半球的冬至节气，此时的太阳高度角为一年之中的最小值。这些数据我们可能倒背如流，但是头脑里的印象却并不深刻。原因是我们总觉得这些结果是科学家得到的，与我们普通人相隔甚远。其实我们今天仍然可以参考中国古代"立竿见影"测量日影；利用圭表测量二十四节气；参考两千年前埃拉托色尼的测量方法获得地球参数的第一手资料。 中国动手天文教学组织(ChinaHands-OnUniverse）每年组织"夏至日日影测量活动",2011年与"夸父追日"活动组委会共同发起"2011夏至日日影测量活动"并组织专家指导论文专辑出版，将大大推动广大青少年学生参加动手活动的积极性，提高他们观察大自然的兴趣，鼓励他们思考和探索的热情。参考网站：www.chinahou.org，邮箱：chinahou@yahoo.cn。 全国各地很多同学参加了2011年6月22日（夏至日）的"2011夏至日日影测量活动"（http:/www.chinahou.org/DongShouTianWenHuoDong/index.html)。在活动中同学们得到的结果五花八门，但重要的是过程。同学们在做这件事的过程中，不仅能学会一般的简易测量方法，而且可以通过自己测量的第一手资料，与已知的科学数据进行比较、验证和分析，检验自已测量的误差，讨论误差的客观原因和主观原因，思考提高测量精度的解决方案等。这些过程是综合运用书本知识，丰富实践经验和提高解决问题能力的最有效途径。$J _ { \Delta } \Psi _ { } \Psi$ （责任编辑陈冬妮）
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"title": "超新星SN2011by发现记"
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一直以来，我对天文摄影图片上那色彩斑烂的外星系图片充满遐想，所以当我得知高兴的星明天文台计划开展超新星搜索项目时，我自然而然成了该观测项目的拥歪者之一。星明天文台的超新星兼小行星搜索项目（SASP)终于在2010年9月开始正式运行。很快，次月3日晚，孙国佑在高兴当晚拍摄的即时图片中发现NGC5430星系有超新星爆发；随后在2011年2月19日，我在高兴拍摄的NGC6246A星系中又发现了超新星2011aj的爆发。 虽然星明天文台在超新星搜索中已有斩获，但丝毫没有减弱我对超新星搜索的热情。我利用尽量多的空余时间继续在新拍摄的星系图片中搜寻超新星。2011年4月27日晨，和往常一样，6点半左右起床为上学的女儿做早餐，然后一家人匆匆忙忙吃完早饭，7点半送走妻儿后我就打开电脑。由于我是9点上班，所以每天正好利用这段时间检看高兴当天早一些 口金彰伟 金彰伟 时候拍摄的图片。约半小时后，当我检看到第二块区域的NGC3972星系图片时发现该星系中心东北处有一个新的星点，非常亮，以我的经验，我知道这是一个真实的星点，不是CCD的杂点。因为当时我没有注意该星系的坐标,所以我的第一想法 是一颗亮小行星。随后我加载已知的小行星轨道数据后对图片中的新星点进行了测量，得知该星点亮度为14.2等；同时，该区域也没有亮小行星运行。我随即注意到该目标坐标是$+$ $5 5 ^ { \circ }$的高赤纬度，这么高的纬度即使是暗的小行星也很少在这区域运行，这样这个星点是超新星的可能性加大了。我立刻察看IAU最新上报的超新星目标，得知近期没有亮度近14等的超新星目标上报，这星点应该是刚爆发的超新星目标。按照星明天文台的默认规定，超新星上报必须由一名以上成员确认，最后由高兴上报，于是8点20分左右我直接打电话给尚在睡梦中的高兴，告知他我在当天早些时候拍摄的星系图片中发现疑似亮超新星的消息。挂了电话，我又一次察看IAU最近上报的超新星目标，确认是否为已知超新星。当再次确认是新目标后，我按照高兴电话中的要求核实各数据并开始撰写上报文本。一会儿，高兴 上线了，他再一次对各种可能性进行确认、验证并接手撰写文本，而我则查看该星系的星明天文台所拍历史图片和DSS历史图片，并告知高兴各历史图片的拍摄时间和极限星等等数据。对上报文本经过一番反复校对,9点05分左右我们向IAU上报了这个发现。 事后，我赶着去上班。工作是忙碌的，但稍有空闲时，想到那颗上报的疑似超新星，我的心情是志忍的，毕竟我们只有一晚的图片。我反复思,我们是否疏漏了某个环节而上报了已知目标。我也曾电话问询过陈韬，他看图后经过确认也认为是新超新星目标。一直到当天晚上，我们才得到消息，一位日本同好看到我们上报目标数据后，使用美国的远程天文台观测了该目标，在我们上报目标约二小时后向IAU上报了观测结果，确认了我们的发现。这样，我们发现的是超新星已经无疑了，接下来就是像和超新星SN2011aj一样,耐心的等待,等待有关天文台的光谱数据并由IAU给予目标正式编号。 但事情很快有了转机，当我们第二天浏览相关网页时发现，IAU已经发布了有关该超新星的CBAT2708公告，并给予该超新星编号为SN2011by。几乎同时，AAVSO也发表警示公告，提醒所属会员密切注意超新星SN2011by的爆发。 从IAU公告中得知，就在我们上报目标后的第一个晚上，北京天文台（NAOC)兴隆观测站的 T．Zhang、Z．Zhou 和清华大学天体物理中心的X．Wang三位专家使用2.16米镜拍摄了该超新星目标并得到其光谱，确认该目标为刚爆发不久的Ia型超新星，并预测SN2011by还会继续增亮。 超新星SN2011by从发现到光谱确认并迅速被正式编号，完全得益于我国天文业余界和专业界的绝妙配合。 确实，正如三位专家预测的一样，SN2011by在随后的几天内持续增亮，到5月8日达到它的最大亮度，12.5等，一度成为全天最亮的超新星，它也是2009年以来最亮的超新星。非常巧合,5月8日也是我的生日，也许超新星SN2011by是宇宙给我最好的生日礼物。 5月31日，著名的梅西耶天体M51星系中爆发了超新星，编号为SN2011dh，为IIb型超新星，星明天文台虽然由于天气原因不能第一时间发现它，但是是第一位上报准确坐标的确认者。SN2011dh在6月8日亮度超过已经暗弱下来的SN2011by，那天SN2011dh的亮度为13.9等,SN2011by的亮度为14.0等。至本文截稿的6月18日，SN2011dh的亮度为12.3等,SN2011by的亮度下降为15.4等。A (责任编辑齐锐) M51 星系超新星 2011dh 图片。版权所有：Markus B u tikofer 星明天文台SN2011by发现时图片:Celestron C14 Schmidt-Cassegrain telescope D=350-mm @f/6.9 60s Feb. 18. 92222 UT 星明天文台 SN2011aj 图片。 Celestron C14 Schmidt-Cassegrain telescope D=350-mm @f/6.9 60s 采油机与日偏食，李昕摄，80ED望远镜（F/6）接佳能40D数码单反相机，曝光时间1/100秒，ISO100，日光白平衡 2011年6月2日，一个普通的农历初一清晨，由于临近夏至，天亮得很早。熟睡中的人们不会察觉这天日出时的太阳与以往有什么不同。而此时此刻，天文爱好者已经架好了设备，等待捕捉下这“偏食日出”的美丽画面。 北京天文馆之所以选择大庆作为主要观测地之一，主要考虑到了以下几个因素：首先，虽然之前几天大庆阴雨连绵，但根据晴天钟（http:/7timer.y234.cn/）和天气在线（http:/www.t7on-line.com/）等相对准确的气象信息网站给出的预报，6月2日当天清晨大庆的晴天几率很大。其次，大庆到北京全程只需10个小时左右，交通比较方便。当然，活跃在大庆的天文爱好者也尤为积极和热情，早就表达了想与北京天文馆的老师一同观测本次日偏食的意愿。而作为东北平原上的石油之城，大庆地势平坦开阔的特点，也决定了这里非常适合拍摄日出日落题材的照片。 大庆市的天文同好张学军先生和大庆石油高级中学的王仁君老师，特意选择了大庆油田采油六厂附近一处空旷的地区，作为本次日偏食的观测点。6月2日大庆地区日出时间约为3时50分。凌晨2时许，天就已经蒙蒙亮了，观测小队驱车向观测点进发。3时左右到达了观测地，大家便开始架设备，做观测前的最后准备。当时除头顶上有一小片清空区外，基本上是满天乌云，偶尔还会滴下两滴雨点儿，能看到日偏食的希望十分渺范。即便 是这样，大家还是做好了一切准备，静静等待着日出的时刻。 日出的时间已过，太阳却还不见踪影，它一定是在云层后跟大家“躲猫猫"呢。时间一分一秒地过去，大家的心情也越来越志志，要知道大庆的见食时间也不过30多分钟，太阳很快就会复圆的。3时57分，随着王仁君老师一声大叫：“快看，太阳”！一轮缺了一块的红日出现在东北方地平线上。大家赶紧操作设备，进行拍摄。“啪、啪"的相机快门声，打破了油田宁静的清晨。 对于大庆地区的观测者来说，本次日偏食就像一次日全食，太阳在云缝中露头的时间只有五分钟左右，之后半个多小时内就再也没有出现。不过大家都抓紧宝贵的时间，拍摄到了日食的珍贵镜头。采油机是大庆当地的特色之一，遍布城市的各个角落，也是这座石油城市艰苦创业的精神象征。拍摄以采油机为前景的日偏食照片，就成了大家的共同选择。 天文爱好者利用手头简单的设备，想确定太阳升起的准确位置几乎是不可能的，这就是拍摄带食日出与带食日落最大的区别。拍摄带食日落，我们可以事先通过太阳进行调焦、调整曝光参数。而拍摄带食日出，很多事情需要在太阳出来后的极短时间内完成，对拍摄者的基本功和观测经验要求更高。如果大气透明度较差，日出日落时光路穿过的大气较厚，消光效果明显，太阳会显得不那么明亮。这一小段时间内，我们有可能在太阳不过曝的情况下，拍到一些前方的景物，是拍摄带地景日食照片的宝贵时机。就带食日出来说，我们可以先大致通过罗盘或指南针找到日出的方位，选择好自己喜欢的地景，用相机自动档拍摄几张正常曝光的照片，记下曝光参数。再将相机调制全手动模式，缩短曝光时间，降低感光度（ISO），等待太阳升起。 看过日出的朋友都会有觉得，那是一瞬间的事情。的确，这时需要我们确认取景，手动将焦距调清晰，再试拍根据具体情况调整曝光参数。观测前大家最好能进行一次演习，对相机的主要参数调整键的位置有所了解，这样到实际观测时就会更加从容。最后还要提醒大家的是，日出和日落短时间内拍摄太阳，可以不加减光膜。但减光膜应该时刻备在旁边，尤其是日出，太阳亮度增加得很快。大家在拍摄完几张带地景的照片后，应立即在镜头或望远镜前加上减光膜。如果太阳还是实在太暗，可以短时间摘下，且全过程要避免用眼睛直接看相机取景器。A （责任编辑陈冬妮）
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"title": "2011年全国中学生天文奥林匹克竞赛选拔赛理论试题"
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口全国天文奥赛组委会 供稿 I、理论部分（每个年级组5道题，每题20分） 为： $$\mathrm { t } { = } [ \mathrm { d } / \mathrm { s i n } ( 9 0 ^ { \circ } { - } \varphi ) ] / \upomega _ { 0 } { \approx } 4 . 1 \mathrm { s }$$
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"title": "1、（低年组恒星观测）"
}
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某晚观测发现，一颗赤经$\alpha = 1 ^ { \circ } 2 0 ^ { \mathrm { m } } 0 5 ^ { \circ } .$、赤纬$\S = 5 ^ { \circ } \ \mathrm { ~ ] ~ } 5 ^ { \prime }$ $1 0 ^ { \prime \prime }$的恒星通过子午圈的时刻为21:33，当时其地平高度为$5 5 ^ { \circ } \ 1 0 ^ { \prime } \ 0 8 ^ { \prime \prime }$。之后测得一颗坐标未知的恒星上中天的时刻为22:03,当时其地平高度为$4 3 ^ { \circ } 2 0 ^ { \prime } 2 5 ^ { \prime \prime }$，问： （1)观测地的地理纬度是多少? (2)这颗坐标未知的恒星的赤经和赤纬分别是多少？答案： （1)第一颗恒星“过子午圈”，既可能是上中天也可能是下中天。先考虑上中天，根据其上中天时的地平高度等数据，代入以下公式： $$\mathrm { h } { = } 9 0 ^ { \circ } { - } | \varphi { - } \8 |$$ 当地的地理纬度为： $\phi \, { = } 4 0 ^ { \circ } \, \, 0 5 ^ { \prime } 0 2 ^ { \prime \prime } ($南半球)或$\phi \, { = } { - } 2 9 ^ { \circ } \, \, 3 4 ^ { \prime } 4 2 "$（北半球）若它此时是下中天,其地平高度为： $$\scriptstyle \mathrm { h } = | \varphi + \S | - 9 0 ^ { \circ }$$ 代入数据可知：$\Phi \, { ^ { = } } \pm 1 \, 4 5 ^ { \circ } \, \, 1 \, 0 ^ { \prime } \, \, \, 0 8 ^ { \prime } \, \, - 5 ^ { \circ } \, \, 1 \, 5 ^ { \prime } \, \, \, 1 \, 0 ^ { \prime }$，即$| \phi | \! > \! 9 0 ^ { \circ }$，结果无意义。表明这颗恒星此时不可能是下中天。 (2)第二颗恒星比第一颗晚30分钟上中天，意味着它的赤经比第一颗大$3 0 ^ { \mathfrak { m } }$ ,所以第二颗恒星的赤经为： $$\alpha _ { 2 } { = } 1 ^ { \mathrm { h } } 2 0 ^ { \mathrm { m } } 0 5 ^ { \mathrm { s } } { + } 3 0 ^ { \mathrm { m } } { = } 1 ^ { \mathrm { h } } 5 0 ^ { \mathrm { m } } 0 5 ^ { \mathrm { s } }$$ 仍然利用（1)中的公式，可以求出第二颗星的赤纬为： $\phi \, { = } 4 0 ^ { \circ } \, \, \, 0 5 ^ { \prime } 0 2 ^ { \prime \prime }$时，$\updelta _ { 2 } = - 6 ^ { \circ } 3 4 ^ { \prime } 3 3 ^ { \prime \prime }$（天顶以南上中天)或 $\AA 8 \, _ { 2 } = 8 6 ^ { \circ } 4 4 ^ { \prime } 3 7 ^ { \prime \prime }$（天顶以北上中天）； $\phi = - 2 9 ^ { \circ }$ 34'42"时，$\8 \_ { 2 } = \_ { 7 6 ^ { \circ } } \ 1 4 ^ { \prime } 1 7 ^ { \prime \prime }$（天顶以北上中天）或$\delta _ { \, 2 } { = } 1 7 ^ { \circ }$ 4'53（天顶以南上中天）
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{
"title": "2、（高年组和低年组）【木星落山】"
}
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请估算（至少是粗略估计），当木星冲日时，在北京延庆学生军训基地(即本次考试地)观测，从木星视圆面下缘与地平相切直到木星视圆面完全消失在地平线下的整个过程（即木星落山）需要多长时间？大气折射对你的计算结果有何影响？假设地球、木星轨道为正圆并且共面，木星轨道半长径为5.2AU,赤道半径为 71500km。 答案： 木星冲日时,离地球的距离为4.2AU,它的视直径为： $\mathrm { d } { = } 2 { \times } 7 1 5 0 0 \mathrm { k m } / ( 4 . 2 \mathrm { A U } ) { = } 2 . 2 7$弧度$= 4 6 . 8 2 "$ 当木星正好位于赤道上时（$\S = 0$ )，它的周日视运动的角速度为：$$\omega _ { 0 } { = } 3 6 0 ^ { \circ } / 2 3 ^ { \mathrm { h } } 5 6 ^ { \mathrm { m } } 4 ^ { \mathrm { s } } { \approx } 1 5 ^ { \mathrm { m } } / \mathrm { s }$$ 估算时，可以认为任一天的木星视运动角速度都等于$\omega _ { 0 }$，落山时它的周日视运动轨迹与地平线的夹角为$9 0 ^ { \circ } ~ - \phi$，需要进行纬度改正。因此在纬度为$\phi \! = \! 4 0 ^ { \circ }$的地方，它落山的时间大致 大气折射在地平线附近约为35',而木星视圆面仅为$4 6 . 8 2 "$，因此大气折射只改变木星的视位置，对落山的持续时间没有影响。如果是太阳（视直径32'左右）,则可能会有影响。因为大气折射角随看地平高度而减小，会导致我们看到的地平附近的太阳呈扁圆形(宽度不变，但长度变小,形状大约为$3 2 ^ { \prime } \times 2 6 . 5 ^ { \prime }$，见2005年国际天文奥赛实测题），因此北纬40度处的太阳落山时间会略微变短大约20多秒。 编者注：实际上由于木星的周日视运动圆与它的赤纬（)有关，当不为0时,视运动轨迹是个小圆。这时其周日视运动角速度不同于${ \bf { \Theta } } ( { \bf { \vartheta } } _ { 0 } )$，落山的时间当然有所差别。我们可以根据球面天文学公式推导出任意日期的木星落山时间满足： $$\mathrm { t } { = } \mathrm { d } / [ \, \upomega _ { \, \mathrm { 0 } } \, \cdot ( \cos ^ { 2 } \updelta - \sin ^ { 2 } \upphi \, ) ^ { 0 . 5 } ]$$ (1) 木星的赤纬为$[ - 2 3 . 5 ^ { \circ } \ \ , 2 3 . 5 ^ { \circ } \ \ ]$ 1，因此在北纬40度处，它的落山的时间为：$\mathfrak { t } { \approx } 4 . 1 \upsigma { \sim } 4 . 8 \upsigma _ { \mathrm { { \ell } } }$。大气折射可以改变木星的赤纬，从而使得它落山时的视运动圈略有改变,但导致的cos变化不超过0.004,t的变化不到0.02秒,完全可以忽略。因此大气折射对木星落山过程没有影响。 (1)式的推导过程比较复杂，已经超出了中学数学水平,参加奥赛的同学不必掌握。当在国际奥赛中再次遇到类似的问题时，可以忽略周日视运动的“小圆”效应，不要在这个问题上过于纠缠。例如2010年亚太地区天文奥赛理论高年组第二题（晨昏蒙影,参见2011年第2期《天文爱好者》），当时有不少学生试图考虑到周日视运动是小圆，花费了很大精力，结果却仍然不对。
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amateur_astronomer_6e37c_1276
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{
"title": "3、（高年组和低年组）黄道】"
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位于地球某处的观测者，在昨晚的某一时刻观测土星，他注意到这时黄道上的每一点都有一种奇异的性质：这一点和南天极的角距离刚好等于这一点的天顶距。不考虑大气折射，求观测者的地理纬度，并估算他的观测时刻。 答案： 首先要知道，要想黄道上的每一点都满足题意，此时的黄道必与天赤道相交于东、西两点，也就是说观测时间为地方恒星时6h或18h左右（春、秋分时角为6h时），对应的地方时为15h20m或$3 n 2 0 m$，显然他是在晚上观测,时间应为3h20m左右。 此刻黄道上正好过上中天的那一点，其天顶距和到南极的距离满足： $$\mathrm { z } { = } \rvert \varphi { - } \hat { \delta } \lvert { = } 9 0 ^ { \circ } { + } \hat { \delta }$$ 代入$\updelta = \pm \, 2 3 . 5 ^ { \circ }$，可以求出只有：$\varphi { = } { - } 9 0 ^ { \circ }$或$\varphi { = } 4 3 . 0 ^ { \circ }$ 才满足题意。 所以观测者在北半球，纬度为$4 3 ^ { \circ }$，当时的地方时为3h20m。或者他在南极,这天南极是极夜，任意时刻都能观测，而 土星在2011年5月1日的赤纬为$- 2 0$左右，南半球可见。
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amateur_astronomer_6e37c_1277
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{
"title": "4、（高年组和低年组【手表辨向】"
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春分那天，一群北京旅行者在新疆的楼兰古城遗址附近（约为东经$9 0 ^ { \circ }$，北纬$4 0 ^ { \circ }$ )迷失了方向，他们决定利用手表辨别方向：先根据经度把手表时间调整成当地的地方时，再按24小时制读出手表上的时刻t，将此时刻换算成小时数并除以2,得到一个数T。然后把手表平放在手上或者地上，让表盘上的T刻度对准太阳，这时手表表面12点所指的方向大致上就是北方。有句口决可以方便记忆：“时间折半对太阳，12点指向是北方。" 已知春分这天，地方时t时刻（以小时为单位)太阳的方位角A（从北点向东起量）满足以下公式： $$\mathrm { t a n A } { = } \mathrm { t a n } [ ( \mathrm { t } { - } 1 2 ) { \times } 1 5 ^ { \mathrm { \circ } } ] / \mathrm { s i n } \upvarphi$$ $\Phi$为当地地理纬度。以t（小时)为横坐标、手表辨向的误差（度)为纵坐标作图，据图求： （1)手表辨向产生的最大误差大约为多少度？并指出此时所定出的北方比实际方向偏东还是偏西？此时的地方时为多少？北京时间为多少？ （2)如果辨别方向时，他们忘了把手表时间调整成地方时，手表辨向产生的最大误差为多少？最小误差为多少？误差最小时的地方时为多少？北京时间为多少？ (3)假设他们的操作没有任何偏差、手表也走时准确，除了上述误差外，还有哪些天文因素可能导致误差？ 答案： 1)地方时t时刻利用手表辨别方向，$t / 2$刻度指向太阳(方位角为A），北点的方位角为$0 ^ { \circ }$，因此12点刻度与北点的夹角为: $$\Delta { = } \mathrm { A } { - } 1 / 2 { \times } 3 0 ^ { \circ }$$ 这就是手表辨向方法产生的误差。$\Delta$为正表示定出的北方偏东，为负表示偏西。如下图所示。 时刻(小时) 可见误差最大为$\pm \, 1 \, 2 . 5 ^ { \circ }$左右，大约发生在当地时间上午9.5h（偏西）和下午14.5h（偏东）。 2)北京时间t时刻，楼兰古城的地方时为： $$t + ( 9 0 ^ { \circ } - 1 2 0 ^ { \circ } ) / 1 5 = \mathrm { t } - 2 \mathrm { h }$$ 楼兰时间比北京时间晚2小时，也就是说手表平面得向西多转动$3 0 ^ { \circ }$，因此误差最大为$- 4 2 . 5 ^ { \circ }$左右，全天测得的北方都偏西。误差最大时的北京时间大约为11.5h,地方时仍为9.5h。最小误差为$- 1 7 . 5 ^ { \circ }$左右，地方时为14.5h，北京时间为16.5h。 也可以和1）一样进行作图求解。此时楼兰古城所见太阳的方位角为： $\tan \A = \tan [ ( { \tan 2 \alpha } - 2 - 1 \, 2 ) \times 1 5 ^ { \circ }$ J/sin $\phi = { }$ tan(15t-30° )/sinΦ 手表辨向误差为：$\Delta \! = \! \mathsf { A } \! - \! \mathsf { t } / 2 \times \! 3 0 ^ { \circ }$，作图如下，横坐标为北京时间,纵坐标为误差。结果与前面相同。 3)题干中计算出的方位角其实是平太阳的方位角，真太阳与平太阳在同一时刻的赤经并不相同，因而方位角也有所区别，这就是天文学上所称的“时差”。时差最大不超过18分钟( $\upeta = \upalpha _ { \odot } - \upalpha _ { \mathrm { ~ \rightmoon ~ } } \! \lesssim \! 1 \, 8 \upeta )$，它在地平圈上的投影，即为它所导致的手表辨向的误差。显然这个误差很小，最大也只有$4 . 5 ^ { \circ }$。至于大气折射等效应导致的误差，极其微小，可以忽略不计。
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{
"title": "5、（高年组和低年组）【分子云】"
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一团密度为地面大气0.5倍，温度为1200K的氢分子云若能形成恒星，请估算云的大小。 答案： 首先考虑分子热运动速小于度必须逃逸速度， $$\frac { 3 \mathrm { K T } } { \mathrm { m } } < \frac { 2 \mathrm { G M } } { \mathrm { R } } = \frac { 8 \pi \mathrm { G p R } ^ { 2 } } { 3 } \, ,$$ 可以推得 $${ \mathrm { R } } { > } \sqrt { \frac { 9 \mathrm { K T } } { 8 \pi \mathrm { G } { \mathrm { p m } } } } \ ,$$ 代入题干所给数值，得到R约为200000km。 但这样得出的半径其对应的氢云的质量约为4个地球质量，这种情况是不可能形成恒星的，只能形成行星。 同样如果考虑金斯不稳定性 $$\frac { \mathrm { R } } { \mathrm { v } } \mathrm { > } \frac { 1 } { \sqrt { \mathrm { G } \uprho } }$$ 其中v是尺度为R的气体球的声速。这样得到氢云的最小半径，其质量仍不足以产生恒星。因此正确的想法是利用最小恒星质量作为判据： $\mathrm { M _ { * } } \mathrm { = } 0 . 0 8 \mathrm { M _ { s u n } }$ $$\frac { 4 \pi \mathrm { R } _ { \mathrm { c } } ^ { 3 } \, \mathrm { \uprho _ { a } } } { 3 } { = } \mathrm { M } _ { * }$$ $\uprho _ { \mathrm { a } } { = } 0 . 5 { \times } 1 . 2 3 \mathrm { k g } / \mathrm { m } ^ { 3 }$ 最后得到： $$\mathrm { R C } \! \geq \! 4 \! \times \! 1 0 ^ { 6 } \! \mathrm { k m }$$
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{
"title": "6、（高年组【火星飞船】"
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从地球发射一艘飞船，它迅速加速到与地球的日心轨道同向的最大速度，因此飞船的轨道是以太阳为焦点的抛物线，掠过 地球轨道。假设地球和火星的公转轨道为处在同一平面的圆，地球轨道半径为1AU,火星轨道半径为1.5AU。并且假定在飞船飞行的绝大部分时间里只考虑太阳的引力作用，在飞船与行星相遇时，只考虑行星的引力作用。 图1：飞船的轨迹（未按比例）。内圆是地球轨道，外圆是火星轨道。 （1)当飞船穿越火星轨道时，求飞船轨道与火星轨道的夹角出（图1）,不必考虑火星的引力。 （2)假定飞船穿越火星轨道时，火星刚好在轨道交点附近，对于火星上的观测者来说，在飞船明显受到火星引力作用前，飞船的速度和方向（相对于太阳)是怎样的？ T6解答： （1）飞船的轨道为抛物线，其最大速度： $$\mathrm { v } _ { \mathrm { m a x } } \! = \! \sqrt { \frac { 2 \mathrm { G M } _ { \mathrm { s u n } } } { \mathrm { r } _ { \oplus } } }$$ 当它接近火星轨道时速度为 $$\mathrm { v } { = } \sqrt { \frac { 2 } { 3 } } \ \mathrm { v } _ { \mathrm { m a x } }$$ 根据角动量守恒 $$\mathrm { r _ { m a r s } v _ { 0 } \mathrm { = r _ { \oplus } v _ { \mathrm { m a x } } } }$$ 其中$\mathsf { V } _ { \theta }$是切向速度分量，得到 $$\mathrm { v _ { \theta } } \! = \! \frac { 2 } { 3 } \mathrm { v } _ { \mathrm { m a x } } \! \ , \mathrm { c o s } \! \psi \! = \! \sqrt { \frac { 2 } { 3 } } \ , \! \psi \! = \! 3 5 ^ { \circ } . 2 6$$ （2)火星的圆轨道速度 $$\mathrm { v _ { m a r s } } \! = \! \sqrt { \frac { \mathrm { G M _ { s u n } } } { \mathrm { r _ { m a r s } } } } \, \! = \! \sqrt { \frac { 2 } { 3 } } \; \mathrm { v _ { \oplus } } \! \! = \! 2 4 . 4 \mathrm { k m / s }$$ Vrel =V-V, $$\sin \! \uppsi \! = \! \frac { 1 } { \sqrt { 3 } }$$ $$\! \! \! \stackrel { \rightarrow } { \mathrm { v } } _ { \mathrm { r e l } } \! = \! \mathrm { v } \! \sin \! \uppsi \! _ { \mathrm { r } } ^ { \wedge } \ + \! \left( \mathrm { v } _ { 6 } \! - \! \mathrm { v } _ { \mathrm { m a r s } } \right) \! \! \stackrel { \wedge } { \theta } = \! 1 9 . 8 \! \textrm { s } \! \! \! \! + \! 3 . 6 7 \! \stackrel { \wedge } { \theta }$$ 最后得到 $$\mathrm { v _ { r e l } } { = } 2 0 . 2 \mathrm { k m / s } \, , 0 { = } 1 0 ^ { \circ } . 7$$ 注：这道题目是2010年IOAA的原题，当时参加比赛的中国学生就有人是用几何方法解题的，本次选拔赛也有，是没什么难度的解析几何，只要能正确写出抛物线、椭圆的方程并想清楚交点情况，就可以得到正确答案。$J _ { \Delta } \}$ （责任编辑 ：李鉴）
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{
"title": "只是因为多看了你一眼"
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一淄博一中天文月之星空聚会活动纪实 口郭玉娟 2011年4月14日，一整天都很阴，到了晚上月亮却从乌云中钻出来，很耀武扬威的样子。4月15日月亮升起得稍晚一些，当学生放学时，月亮在白色天空背景的衬托下不再那么闪亮。 表面上看似散乱的学生，可他们的思维已超越了望远镜所能达到的极限。 学生把手机捆到目镜上拍月亮，李校长也十分好奇。 我校天文小组面向全校外围观测者搞起了天文月活动，架起了四台单筒折射望远镜，不远处是为了此次活动专门布置的天文宣传板——2011淄博中天文月之星空聚会。天文小组的成员负责调试镜子和答疑。 有的同学先看镜子里的月亮，月亮表面由火山、月震造成的满目疮瘦的景象让学生“哇哇”叫个不停“怎么是这样啊？”广寒宫、桂树、玉兔，只在传说之中。有的同学边看展板，边看望远镜，来回对照，哇，找到了丰富海、哥白尼环形坑，哦，看到了亚平宁山脉。有的看完展板来问我，我们现在看到的月亮，是哪一面？为什么看不到背面？今天和明天的月亮有什么不同？为什么会有月相的变化？15班的两个学生还问到，大学里有天文系吗？我们想学。 此时看到学生们的眼神是跳跃的、灵动的，是在课堂里捕捉不到的。A （责任编辑张恩红）
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{
"title": "乐 MEN IN BLACK黑超特警组2（下）"
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继续超级特工与外星人的大乱斗 可以吞食地铁的外星怪兽 口木目心 本 片一改“通常电影的续集都是狗尾续貂"这一规律，带给观众绝不逊色于第一集的观影感受，在某些方面甚至比第一集更出彩。这部系列片的成功之处，一是在于“外星人早就生活在我们身边“这一极具创意而好玩的设定，二是片中千奇百变的外星人造型和超眩拉风的武器装备让人耳目一新，三是好莱坞黑帅哥威尔·史密斯和老练沉稳的汤姆·李·琼斯成功塑造了一对风格互补的黑超特警搭档，两人幽默风趣的表演更为此剧增添不少轻松搞笑的成分。本片在继承了前两项特点之外，进一步强化了幽默搞笑的成分，令人感觉到完全是在看一部科幻喜剧片。笔者最近在看这部片时就不知道笑了多少次。 本片的视觉效果保持了工业光魔一贯的高水准。随着时代的进步，特效制作更趋华丽，影片中的外星人形象更加丰富多变，动作场面也更为精彩，一定会让关注视觉效果的人大呼过瘾。 在保持无厘头幽默科幻风格的同时，本片也不忘加入一些有深度的哲学思考。仍然是“微小中蕴含着巨大”这个主题，本片进行了另一个角度的展示。片中，K探员刚回到黑超特警总部时，将一根手指伸进一团小光球，却没想到小光球中是一个巨大的外星人世界。而他们在某车站的储物柜里找东西时，储物柜里生活着大量的小外星生命。对它们来说，储物柜的空间就是它们的整个世界。在影片最后，K探员一脚踢开一扇不准开启的门，门外，竟然是一座高层次世界的车站，而我们的世界，只不过是这座车站的一个储物柜而已· 我相信，这部系列片中“微小中蕴含着巨大”这个主题，对国内著名科幻作家刘慈欣创作的部分科幻小说，尤其是《三体》三部曲，有很大的影响。有趣的是,影片一开始瑟琳娜乘坐的飞船，也是绝对光滑的水滴外形。而它纤细的身驱，却有着摧毁行星的力量，这应该是刘慈欣《三体2》中“水滴"的灵感来源。所以，本系列电影是《三体》爱好者绝对不能错过的影片！ 人类的衣橱中可能有一个微世界（上图）,而人类世界可能是更高一级世界中的一个衣橱（下图，红圈处是人类世界入口）。 瑟琳娜的水滴状飞船飞过美丽的多环行星 J和K逃离总部的方式竟然是被一个巨大马桶冲走！ 瑟琳娜控制住黑超特警组总部。 想象一下，你们一家人本来好好在家看电视，突然来了两个黑衣人和几只夜行虫,打开你家的一个密室，从里面拿出许多闻所未闻的超级武器，你会是什么感受？这种画面和情节特别具有喜剧效果。 外星双头人 底图；消灭瑟琳娜，自由女神像上方像放开了烟花。
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{
"title": "DVD简介"
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本 片比较值得推荐的DVD版本是哥伦比亚三星公司一2002年11月26日发行的特别版 DVD，碟片配置为双 D9,碟 1 为正片碟,正片画面为 1.85:1 可变形宽银幕，正片搭载的重要音轨为英语DD5.1，另外还有一条DD2.0 的来自导演的评论音轨。碟 1 的剩余空间包含有国外报道、剧场版预告片等花絮。碟2为花絮碟，包含有大量内容，比较重要的有未曾公布的多结局，拍摄花絮，关于宇宙制作的短片，关于外星人角色创造的短片，MV，多角度画面解析，剧情草图，设计概念以及剧本等，内容丰富，fans必藏。A
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{
"title": "末世论毫无科学根据"
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据近日美国《时代》周刊网站称，随着天空近期将出现水星、金星、木星、火星、天王星和海王星“六星连珠”现象，世界未日论又烽烟四起。对此，美国航空航天局官方网站公开发文辟谣，称2012年地球不会发生任何世界末日坏事。北京天文馆馆长朱进博士最近也对媒体表示，“六星连珠”一说尚无科学界定，六星目前位置挨得比较近，确实少见，约百年一次，明年将不会再现。将“连珠”与世界末日相联系,纯属“瞎说"。 根据天体力学理论,行星对地球的主要影响是引力，如果把八颗行星各自距离地球最近时的引力加起来，其总和还不到月球引力的1/100，根本谈不上对地球构成所谓强大的威胁。据1997年美国天文学家米尤斯的计算表明,即使八颗行星都和地球处在一条直线上，而且都位于和地球最近的(轨道)距离处,它们对地球总的引潮力也只相当于太阳平均引潮力的1/6400。显然，六星连珠排列的引潮力比这个值要小得多，因此，根本无需担心所谓的“六星连珠"与“世界末日”相关联。 近年来,世界一直盛传数千年前玛雅人曾预言,2012 年的12月 21 日将是地球文明消失的大限。很多人因此担心世界末日快到了，好莱坞甚至还以此为题材拍出恐怖幻想大片《2012)。据一些媒体2011年6月14日报道，美国89岁的预 言大师哈罗德·坎平(Harold Camping,住在美国加利福尼亚州，经营一家叫做“家庭电台”的广播公司，他是独立基督教电台主持人）今年年初发出预言：2011年5月21日是世界末日,地球将毁灭。结果预言没实现,坎平却自己患中风。坎平曾预测今年5月21日将有2亿名基督教徒升天,然后地球随之毁灭。然而,结果并非如此。更令人可笑的是,他仍不服输改口辩称，他现在意识到大灾难将推迟5个月来临,也就是10月21日,届时地球将被一个火球吞噬。他宣称，“上帝把地球毁灭日,延后到 10 月 21 日。" 据报道，哈罗德·坎平通过私人广播“家庭电台”，已在美国建立起了150个广播站。虽然早在 20 世纪 90 年代时,他的类似预言曾完全破灭，今年初他对世界末日的预言再度掀起了世界各地公众的关注潮。有社会心理学家认为,对于相信世界未日论的人而言，预言的落空只会令他们更坚定地相信世界末日论。坎平曾宣称,他的末日预言拥有 2 亿支持者。他们都将在世界末日到来之前忏悔、赎罪,以顺利升入天堂。坎平从这些追随者中“募集”了过亿美元的资金。在全美各地的地铁、汽车、街道和高速公路旁搭设了多达2000 多幅宣传牌,还有无数的追随者跑到街道上，高声疾呼“世界末日”的到来;还有不少人辞掉工作，将毕生积蓄投入到面对世界末日的过程中。坎平炮制的世界未 日预言，不仅让许多人失去了毕生的积蓄和财产,也在世界各地引发了一些自杀事件。在俄罗斯，一位14 岁的女孩子自从听了坎平的广播之后,行为大变。在 5 月 21日来临之前担心自己接受不了世界末日景象而上吊自杀。 未世论一般指关于未日之事的教义。在犹太教、基督教、伊斯兰教和琐罗亚斯德教、古代地中海地区和中东地区的各种文化以及东方文化中普遍存在。未世论是对人类及世界的最终结局的信仰和理论，许多宗教都有未世论的理论和信仰。系统的宗教教义（即宗教观念的信条化和教义化）一般是作为民族－国家宗教和世界宗教的宗教观念形态出现的,其中的未世论一般指关于未日之事的宗教教义。基督教未世论(英语：Christianeschatology)指基督教关于末世的观点，基督教徒认为，基督是宇宙和历史的主宰，末世(End Times,或 End of Days)是《圣经》中提到的当今时代终结之时，与耶稣再临世（有时俗称世界末日)的审判有关。需要说明的是，基督教的末世论并无明确的时间，尽管许多神学家用各种方法推测了基督再临的日期,提出了各种解释,但基督教神学史上的主流派别都不赞成对未日的时间加以臆测。 末世论不仅仅是基督教特有的理论，在其他宗教甚至邪教中也有世界未日的理论。关于个人和人类的最后命运与目标 蛊惑人心的美国89岁的"预言大师"哈罗德·坎平
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{
"title": "以科学理性之光 驱散末"
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电影《2012》海报宣传画 问题,在古今中外的哲学思想中,均占有一定的地位。教主崇拜是新兴宗教的特征之一，许多新兴宗教的组织者都具有一定的魅力和权威，他们被其信徒神化，成为其信徒崇拜的对象。研究者在剖析“人民圣殿教”、“奥姆真理教”、“法轮功”等邪教时发现，邪教在教义上的极端化集中表现在两个方面：绝对的教主至上、具体的未世论。有关研究者指出，几乎所有邪教的未世论都是一种具体的末世论，这种“具体"有两种表现，一是确实提出了具体的时间,例如麻原在多次的讲演中提到 2000 年将爆发“世界最终战争”，甚至说中国灭亡之日是2004年末至 2005年初；另一种是把发生的某些事件作为标志,例如琼斯认为政府取缔该教是未日来临的标志，还有人认为，当今世界的各种问题如种族战争、艾滋病、环境污染等都是末日的征兆。宣扬未世论对于社会有诸多的负面影响，它时常蛊惑人心，时常干扰破坏很多人的正常生活，它是消极的、颓废的甚至是反人类的，因此笔者称其为“阴霾”或精神伽锁。相信、宣扬未世论不应是理性、进步的人类的生活态度，科普工作者应拿起科学、理性的武器，坚决砸碎未世论这个精神锁。
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"title": "荒的预言：从“1999”到“2012”"
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荒的预言：从“1999”到“2012” 纵观世界历史，人类在对大自然逐步认识的过程中，曾产生了许多关于“世界未日”的预言，但汽今为止，“地球仍然在转动”。事实上，所有“世界未日”预测都成为类似中国古代“杞人忧天”的笑柄；虽说如此，但也曾出现过由于末世论的影响，造成了一些社会乱象或人间闹剧。早在20世纪八十年代，国外一些所谓的“预言家“以一些遥远的传奇为依托，宣扬世界即将毁灭,特别是随着 1999 年的临近,所谓的由于1999年行星“大十字”排列将会造成世界的毁灭，人类将遭受大劫难的“大预言”广泛流传。究其根源，主要在于国内有些不负责任的出版社，在八十年代未到九十年代陆续出版（翻译或编著）了多种宣扬上述谬论的图书，这些书印量很大，误导了广大不明真相的群众（特别是青少年），在社会上造成了不良的影响。 所谓的“1999年8月18日人类大劫难”的预言，原出自16世纪法国医生诺查丹玛斯，据说他曾任法国国王查理九世的侍从医生。他曾在1555年出版预言诗集《诸世纪》，这本书在西方世界很有影响。该书中一首诗写道：“1999年7之月上，恐怖大王从天而降。”日本有个叫五岛勉的人据此推算出1999年8月（法国旧历中为7月）。在20世纪70年代中，五岛勉对《诸 世纪》发生了浓厚兴趣，根据一些西方人士和自己的见解，他写了一本书一一《大预言》，曾在日本等国引起哄动。五岛勉曾访问过日本著名天文学家古在由秀先生，古在由秀指出，“的确，这种（行星大十字）排列十分少见。也许有人担心会发生灾难，但我看这种排列不会对地球有什么影响。当然，星体与星体相撞另当别论。我认为行星都很遥远，即使运行到不常见的位置，也不会危害地球或人类。” 事实表明，古在由秀先生的表述是正确的。但是热衰于宣扬未世论的五岛勉在书中这样写道，（科学家的答复）“只能令我失望”。他接着求教于一位星占师，占卜之后，他很感兴趣，大肆宣扬什么太阳系天体排列成“大十字”，由此会导致1999年人类大毁灭，其中毫无根据地把战争、干旱、臭氧层破坏、生态环境恶化等统统归因于战神玛尔斯（火星）地狱幽明之王普鲁同（冥王星）等天体。后来，五岛勉的这本书的中译本相继在我国各地出版发行。1999年世界未日的预言是现代人从《诸世纪》的两首四行诗中分析出来的，如今，地球又旋转了十几年之久，荒谬的“1999世界大劫难”的预言早已不攻自破。最近几年，还流行着所谓2012年是世界未日之说，一些国外科幻电影例如《2012》《后天》等也对此起了推波助澜的 据英国每日电讯报网站报道,法国一个宁静的小村庄布加拉什被一些人认定为在 2010年世界末日地球上唯一可以幸免于难的地方，从而遭到新世纪运动狂热分子和UFO观察者的涌入。该村村长(图中白发者)称,必要情况下，,会请求军队帮助封锁该地区。 美国一名实业家为了应对"世界末日"在打造"末日地堡"，这种地下建筑据称无比坚固,可抵挡里氏 10 级强地震、长达一个月的洪水侵袭甚至核生化袭击。
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"title": "A MATEUR STRONOMER"
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作用。近年的“2012世界末日"预言,来自中美洲玛雅文化。其实,所谓玛雅文明早已是过去的历史，然而在多种媒体、科幻小说家及神秘主义者的炒作下，这个文明体系被搞得面目全非。据说，玛雅历法将地球由始到终分为五个太阳纪,分别代表五次浩劫；当第五个太阳纪来临，太阳会消失，大地剧烈摇晃，灾难四起，地球会彻底毁灭。这个世界末日的时间被一些“现代天才”推算为2012年12月21日。其实，关于“世界未日”的说法不是什么新发明，古今中外都有，只是存在着因东西方不同民族的文化传统的差别而已。简而言之，搞封建、迷信说教的人都热衰于这个东西。“1999人类大劫难”及“2012大劫难”的鼓吹者不过是将末世论加以系统化，并给予现代包装—一贴上法国“预言家"或“玛雅天文"的外衣。据台湾东森新闻网2009年10月 13日报道，面对西方好事者的传说与一般民众的恐慌,危地马拉籍的玛雅长老皮克顿似乎有些不堪其扰，站出来澄清说，“根本没这回事！"2012年 12月21 日仅是旧纪年的结束、新纪年的开始罢了。他甚至表示,末日理论源自于西方，玛雅人从来没有这类想法。 《2012)等影片是具有强烈末世情结的文艺作品，虽然只是剧作者的想象,并没有任何科学根据,但还是使得一些公众相信 2012 世界末日说。事实上,世界末日说早已被科学证明是十分荒谬的说法。例如,其中的所谓的"2012 太阳风暴袭击"说(地球在 2012 年将遭遇历史上最强的超级太阳风暴,太阳发出的高能量粒子影响地球磁场，引发大灾难)就属于毫无科学根据的未世论。因为，事实证明太阳风暴是较有有规律的太阳活动现象,突然增强的太阳风暴有可能对一些技术系统带来影响,但肯定不会对地球的生命构成致命 威胁。此外,根据科学的天体演化理论,太阳、地球的寿命至少是 100 亿年。目前正处于壮年期。因此,所谓的世界末日论完全是一种无稽之谈。
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"title": "恐慌：“世界末日”闹剧"
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据英国《泰唔士报》等媒体报道，在过去的几个月中，一个法国小山村一一布加拉什( Bugarach)已成为末日论者眼里的风水宝地，皆因它坐落在法国考尔比山脉最高峰匹克迪布加拉什的山脚。只有189人的小村庄布加拉什位于法国西南部奥德省，坐落在布加拉什山脚下（Pic de Bugarach,在加泰罗尼亚语中,意为最高的山峰。这是科比耶尔葡萄酒产区内最高的一座山峰。)在过去几个月前,这座安静的小村庄被一群相信这座山峰是“外星人车库”的神秘主义者们拥入，他们很多人相信世界末日在 2012 年 12 月 21 日会到来。据说玛雅人预言在这一天，人类文明将告一段落。按照这些人的说法,外星人在山下巨大的洞穴中静静等待着世界末日的到来。介时外星人会从这里离开，幸运的话,还会带走一小部分人类。而另一个最常被提及的末日日期是 2012 年 12月12日。也有人认为,也许布加拉什是座“圣山”，可以庇护他们幸免于难。 该村村长让·皮埃尔·德洛德(Jean-PierreDelord）说：“这可不是开玩笑的事。如果哪天有1万人涌入这个只有约 200人的村子,情况将无法控制。我们已经将这种忧虑告知当地政府，并希望2012年12月,必要时派军队过来帮忙。"在法国,有一个负责监控邪教和宗教活动的政府机构,该机构称为“警惕和取缔邪教活动任务团”。最近该机构主席乔治一弗内什走访了布加拉什，警方和当地官员向他介绍了宗教首脑、信徒、巫师术士和 其他一些人已经抵达此地等待明年世界末日的情况。该机构发出警示，提醒国内注意提防相信世界未日预言的人进行集体自杀的风险。 另据英国媒体2010年4月18日报道，担心好莱坞灾难大片《2012》的场景会墨梦成真，美国一名实业家正在打造一种“未日地堡”，它位于地下约9米深处，号称可抵挡里氏十级强烈地震和500小时的洪水以及核生化袭击，即使屋外摄氏677度的烈火持续燃烧10天10夜,只要居住其间，也可安然无恙。据称,虽然这样一座“未日地堡”每人入住一年的价格高达5万美元，可是目前已有上千名富人预订。据称这种地下建筑据可以应对所谓“世界末日"。 据台湾今日新闻网报道，自称“王老师"的王超弘发出预言说,台湾 2011 年 5月11 日10 点 42分 37 秒将发生 14级强震，引发170米大海啸，造成百万人死亡。此事后来在台湾引起轩然大波。因为当时台湾风平浪静，什么都没有发生。当电视台记者去采访这位“王老师”，他竞坦承，此预言是他喝醉乱说的。他的乱说结果是给许多人造成大麻烦。例如，有些人深信不疑发生恐慌，有少数人进驻了王的老家—南投县埔里镇货柜屋避难，也有南部大学生“宁愿被骂白痴”也要逃回北部的家。动静最大的是台湾陆军航空特战指挥部在5月10日紧急通知，令近百架停在棚厂内的直升机入夜前全移到停机坪，以避免“复合式灾害”。 后来，台湾南投地检署指派两名检察官分案调查，除了赴现场勘查，并就王超弘网络传播相关言论全数搜集留存，作为侦办佐证，检方还指示埔里警分局全程搜证,并加派 26 名警力维持秩序,对于王超弘、迁入货柜屋的民众及囤积的9000包(27吨重)大米及相关物资进行调查了解。针对王超弘宣扬“5月11日10时42分37秒”是“世界末日”一事，有官员认为应该对其妖言惑众应依法处理，据台湾社会 “天行有常，不为尧存，不为桀亡。”——宇宙中的太阳系天体示意图。著名科学家霍金曾驳斥天堂和来世，他说：那只是怕死者的童话故事。 秩序维护法规定，“散布谣言，足以影响公共之安宁者"可处拘留或罚款。
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"title": "“天行有常，不为尧存，不为亡。”"
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科学事实告诉我们，客观世界处于永恒的运动之中，从宏观天体到微观粒子；从无机界到有机界；从一般生物到人：从自然到人类社会，无时不在运动着，无时不在变化发展着。物体内部的分子、原子、基本粒子等都处在不停的热运动中；一切生物体无时无刻不在新陈代谢；庞大的银河系正在以每秒600千米的速度在宇宙中运动：太阳正在围绕银河系的中心约以每秒250千米的速度旋转；我们居住的行星地球正在围绕太阳约以每秒30千米的速度公转。恒星内部进行着激烈的热核反应，老年恒星会产生新星和超新星爆发现象。根据现代天体演化理论，太阳的寿命至少是100亿年，地球目前已存在了至少46亿年，太阳目前正处于壮年期，所谓的“2012世界末日"完全是一种无稽之谈。 我国战国时代的哲学家苟子在《天论篇》中说过：“天行有常，不为尧存，不为桀亡。应之以治则吉，应之以乱则凶。强本而节用，则天不能贫；养备而动时，则天不能病；循道而不贰，则天不能祸。"其主要意思是，天体和社会均发展有其自然、特定的规律，它不会因为尧的圣明而就存在，也不会因为桀而就不存在。苟子彻底否定了天有意志的说法，把自然界的客观规律与人类社会的发展状况区分开来。这就是苟子“天人相分”的观点。苟子否认世界是神创造的，把世界的本原归根为某种或某 几种具体的物质形态，试图从中找到具有无限多样性的自然现象的统一。苟子说过：“天不为人之恶寒也冬，地不为人之恶辽远也广，君子不为小人之匈匈也毂行。天有常道矣，地有常数矣，君子有常体矣。”在天人相分的基础上，苟况大胆地提出“制天命而用之”的先进思想。虽说因历史条件的局限，古代朴素唯物主义存在着直观性、猜测性和非科学性的缺陷，并且缺乏科学的论证，但是，哲人所具有的（系智慧人类所具有的）古朴的理性思维与大无畏精神非常令人钦佩。 据英国《卫报》2011年5月17日报道，英国著名科学家史蒂芬·霍金最近在接受《卫报》采访时说，“科学预言显示，很多不同种类的宇宙会从无到有，自然产生。我们出现在这里只是一个偶然。”他还说，相信有天堂和来世是那些害怕死亡的人的一个“童话故事”。这位长期患病的杰出的科学家认为，生命的最后时刻除了大脑的颤动以外,什么也不存在。他说：“过去49年我一直生活在会早死的预期下，我不害怕死亡，但是我并不急着去死，我还有很多想做的事情没做。我把大脑看成是一台电脑，当它的部件出现故障时，它就会停止工作。对于坏掉的电脑来说，没有天堂和来世，这些只是那些害怕死亡的人的童话故事。”也有学者认为，世界未日预言符合人类渴求了解未知的欲望，帮助渺小的人类理解世界，给予希望。加拿大的宗教研究者蒂托玛索称：“这是解释时空和人类存在的一种世界观。它不是科学，也并非全球适用。”虽说以往的世界末日预言全部落空，但并未影响它的“市场”。有社会心理学家解释说，“预言家”的失败可能会使得人类对预言的信任更为强烈，这是一种心理不和谐现象。 笔者认为，各种未日预言的不断出现，从另一个视角来看，也是地球自然环境恶化的一种反映，反映了人们对工业革命充满怀疑、对未来没有希望而充满恐惧的心理反应。世界未日预言似乎也提醒人们与自然的关系必须要认真的改善了。今天，面对诸如强烈的地震、海啸、大旱以及洪涝、飓风等一些自然灾害的出现，人们只有坚强地坦然面对，顺势而为，团结致努力抗灾，争取战胜一切困难，别无他途。惊慌、快儒和恐惧是无济于事的。我们必须要清醒地认识到，现在世界上的许多自然灾害，多数是由人为造成的，在赖以生存的地球上，人们只顾各自利益野蛮开采、意排放，滥砍滥发、破坏植被，还有不负责任的垃圾处理，浪费宝贵的水资源等等。其实，只要人们积极努力去保护或治理已被破坏的环境，大家一起来保护可爱的的大自然，保护万物赖以生存的地球，就永远不会有任何“世界未日”的时刻。实施低碳生活方式，更好地保护环境，珍惜资源，与地球和谐共生，这才是人们最应该深入研究和实践的大事。 面对未世论的阴霾，为了广大青少年的健康成长，笔者赞同以科学理性之光来应对,各种新闻媒体必须坚持正确的奥论导向，破除一切封建迷信和现代迷信，要以理服人，批驳各种各样的荒谬的、孩人听闻的未世论，以正视听。在这里，我们借用人民领袖毛泽东的一首诗结束本文：“一从大地起风雷,便有精生白骨堆。僧是愚氓犹可训，妖为鬼域必成灾。金猴奋起千钧棒，玉宇澄清万里埃。今日欢呼孙大圣,只缘妖雾又重来。” （责任编辑李良） 保护我们的家园地球世界地球日宣传画之一 图1斗为帝车
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"title": "斗为帝车"
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通过前几讲我们已经知道，中国传统的星座体系，严格地投射着人间的一种等级秩序。这种秩序大致说来是越向北极越高，最后，离北极最近的那颗星被命名为“天帝星”，是上天各星官的统治者。因为北斗七星离北极不远，日夜绕天帝星不息地转动，所以从很早开始，北斗又被定位为天帝的车子。西汉历史学家司马迁在《史记·天官书》说：“斗为帝车，运于中央，临制四方”，意思就是：北斗星是天帝坐着的马车，天帝以中央为枢纽，坐在马车上一刻不停地巡行四方。（图1） 古代把北斗描绘成“帝车”的诗句很多,如： 地隐东岩室，天回北斗车。（【唐)宋之问《奉和幸韦嗣立山庄侍宴应制》） 帝车信回转，河汉复纵横。（【唐)李白《闻李太尉大举秦兵》） 地转东淮水,天回北斗车。（北宋秦观《送陈太初道录》） 千官星拱有，万乘斗回车。（【北宋)孔武仲《驾自宣光殿还内》 北斗的这一“功能”，还有流传下来的实物为证。东汉时，山东嘉祥县的武开明墓石祠，刻有“斗为帝车图”，图中的北斗七星，由前四星组成车舆，有一帝王形象的人端坐在斗勺之中，后三星组成车辕。前后有文臣武将，周围是龙凤环绕，一片太平祥和之景。这辆车没有车轮，上下都 有祥云，看来帝车是腾云驾雾而行的。（图2) 北宋诗人苏洞《甘露歌上呈留守门下侍郎》，有这样的句子： 太微渊默严不动，斗为其车运中央。四序回旋变造化，一构直指无偏傍。 这里的“太微”不是指太微垣，而是指紫微垣或紫微的中心一一北极。诗说：天帝北极深沉而静默，北斗作为他的车子在其中运转不息，造成四季和万物的变化，勺柄总是准确地在四季指向四方，从无偏差。 看来,按照我们前一讲的斗柄指向定季节的原则，天帝的这种巡游还可以定季节。所以《史记·天官书》上接着说：“分阴阳,建四时,均五行,移节度,定诸纪，皆系于斗”,这里把昼夜的交替、季节的变化、五行的分布、天体运行、纪年记日，都和天帝巡游挂起钩来了。 北宋诗人范祖禹有《七月五日热退喜凉》写道：“乞雨祷潭龙，望云驱旱。帝车俄回指，四序苦飘忽。”就是在写苦于旱象、渴望下雨的同时，又抒发了对作为帝车的北斗指向造成四季不停变化的感叹。 唐代诗人刘禹锡的《元日乐天见过因举酒为贺》： 渐入有年数，喜逢新岁来。震方天籁 图2斗为帝车汉画石 动，寅位帝车回。门巷扫残雪,林园惊早梅。与君同甲子,寿酒让先杯。 乐天即大诗人白居易，这是大年初一那天两人相见拜年时刘禹锡所写。刘、白二人同岁，故说“与君同甲子”。“震方”是八卦方位，指正东方（见下页图3）；“寅位"是二十四山方位（见本刊第4期同栏目图），是东北偏东。后者正是正月建寅，斗柄所指的方位。 按北斗七星的运转，它是朝斗勺方向行走的，如果把斗柄当作车辕，那行走方向就反了，不过好在天上神仙的事可能不按常规，正反都无所谓，所以有的诗这样写: 汉家殿紫云连，万品仙葩匝赐。露蕊半晞仙掌外，斗长在帝车前。（【北宋)宋祁《闻后苑赐宴》） 写的是皇帝赐宴众臣，宫殿高耸，后二句的金铜仙人掌上的承露盘（汉武帝建）、帝车之前的北斗柄，都是皇家所有之物。第四句的“斗”，既然“长”,实际是斗柄，它在帝车的前方。再看另一首： 帝车之尾瑶光星,降为神草蒙茸生。秋来结子大如豆,熟者深红生者青。 秋来结子大如豆,熟者深红生者青。（【清】孙周《以辽参饷姚先 （【清】孙周《以辽参饷姚先生以长歌》） 诗以摇光星（北斗最末尾那颗星）下凡，化作神草来比喻辽宁人参。这里又把斗柄当成帝车的车尾了。 有时诗人写帝车是比喻手法，如【清】钱谦益的《新阡八景·石城开障》有“错列垣墙天市近，萦回阁道帝车行”句，以天市”“阁道"这些天上的星辰名来比喻都城的建筑，“帝车"则一语双关。而【清】丘逢甲的《日蚀诗》“帝车窃据弄斗柄，妖党朋煽联天狼”则用窃据帝车来比喻篡位叛逆者的行径。 有人还专以“斗为帝车”的题材作赋，如唐代白行简（白居易的弟弟)有篇幅很长的《斗为帝车赋》,其中有“惟斗之列,在天之中。象其车马之为用，明乎运而不穷。烂然有光，随月建而不忒，循环靡定，转天道而潜通。………·莫测车行式，瞻其上象,遥观帝座，宛在彼中央”等句（见下页图4),，这类作品多为应景之作，平滞而古奥，这里不多引用。 现在市面上有一种造型比较新颖的厢式货车牌子为“北斗星”，属经济型家用车，销量虽不错，但与天上那辆帝车无法相比。汽车的标牌设计命名者估计都不知道“斗为帝车”的典故，否则，也许最豪华的轿车会被命名为“北斗星”。
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"title": "斗城帝京"
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在历史上，汉代的首都长安有个别名叫“斗城”，其平面结构不是通常规整的矩 形，看其城墙，南凸北偏，西北曲曲弯弯整个像一把勺斗，因此被称作“斗城”。可以想象，北斗在古人心中有那么高的地位，是帝王之车，那么按北斗的形状设计建造一座帝王之都，应该是顺理成章的。 刘禹锡的《同乐天和微之深春》诗，就提到了长安城形与“帝车"的关系（微之，诗人元棋）： 何处深春好，春深万乘家。宫门皆映柳，攀路尽穿花。池色连天汉，城形象帝车。旌旗暖风里,猎猎向西斜 (（北) 图3后天八卦方位图 再看南朝萧贯的《长安道》： 前登潮陵道,还瞻渭水流。城形类北斗,桥势似牵牛。飞轩驾良驷，宝剑杂轻裘。经过狭斜里，日暮与淹留。 灞陵是汉文帝陵墓，在城东白鹿原上，诗人登高回望，只见渭水长流，城墙错落如曲折北斗，桥梁横跨似牵牛三星。后四句是在长安道上的所见所感。 唐人卢渥的《寿星见》则写道： 洁垂银汉，光芒近斗城。合规同月满，表瑞得天清。 天上寿星出现，是吉祥之兆，所以诗人写出了银河的光芒垂照长安城，月如圆规画出以象征圆满吉瑞的景象。 北宋文人宋庠有两首诗是从方位角度提到“斗城”的： “天街残月斗城西，五里葱葱瑞雾迷”。（《朝谒待漏偶成咏怀》） “苑路轻胗拂晓霞，斗城南畔列侯家”。（《同万秀才杨侯别墅》） 那么，古代长安城的形状到底是什么样呢？根据典籍记载和考古发掘，现在已经复原了长安城的轮廓原貌（图5）。 从图上看，这城池的轮廓离北斗七星的形状似乎差得很远，不过古人对此详细的解释是这样的：“城南为南斗形，城北为北斗形”（见于专门记载秦、汉都城建设的古籍《三辅黄图》)。后来更具体的描述是 说，北城墙西北段婉蜓曲折,形如北斗；南城墙中部突出部分加上东段曲曲折折如南斗。 另外，古代的斗城不止长安城这一座，如浙江温州，也被称作斗城，据说是晋代学者郭璞选址并按北斗星位置的格局设计的。郭璞精通卜笠、天文、堪舆，他当年在为新城选址时，见此地七峰错立，状如北斗，遂决定将城建于山间斗中，认为这样可以“寇不入斗”，能免去兵戈之灾，因此建起温州，号称 斗城。 另外，四川遂宁、山东莘县也都被称作斗城。最近，有专家研究认为，南京城墙也是按南斗和北斗的走向建的，如果得到确认的话，那么南京也是一座斗城。
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"title": "礼器威斗"
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通过“斗为帝车”等说法我们可以领悟到：北斗和鼎一样，实际上成了帝王权力的象征。古代帝王出行时，仪仗队都会举着许多礼仪用器，如伞盖、旌幡、仪刀、金节、立瓜等，但几乎还没有使用“斗”的。以斗为礼器，是西、东汉之交的短暂“新”王朝皇帝王莽的独家发明，这件礼器名 图4《斗为帝车赋》书影 “威斗”。 故事是这样的：西汉末年，朝廷出了一个叫王莽的权臣，他既不是武将，也非政客，应该说是个儒者。他本是皇帝的外戚，早年在政治舞台施展了一阵之后，曾官至相位，后又退了下来。本来他就要这样平静度过自己的后半生了，不料过了不久，皇帝刘欣去世，皇族无后，连个主持丧事的合适的人也找不到。于是，太皇太后、王莽的姑母王政君就把王莽宣进朝来，让他主持丧事，并任命他为大司马兼任尚书。这样，王莽掌握了全国最高军权、最高行政权于一身，顿时成为举足轻重的人物。 虽然在一人之下、万人之上，王莽却一直表现得非常谦卑，整日树立一个鞠尽痒、为国事操劳的赤胆忠臣的形象。比如，当王把自己十四岁的女儿许配给皇帝刘衍作皇后时，朝廷赏赐给王莽二县二乡的土地和一万万钱的聘礼，但王莽拒绝接受，把钱全都捐出用以救济灾民。这一举动让全国上下感恩戴德，人民都颂赞他是亘古未有的圣贤。 等他权倾朝野，连皇帝都对他言听计从时，他意识到自己已经是无冕之王，就不再谦恭了。瞧：一连几个皇帝都是庸才，大臣又多贪部自私，国困民穷、怨声四起，可见大汉气数将尽，自己应该当仁不让了！于是公元8年，王莽废掉了身边的小孩皇帝孺子婴，自己登上宝座，改国号为“新”。一个儒者靠多年苦心的经营建立起自己的王朝，这在中国历史上也是独一无二的。 如果王莽能把国家治理得很好，无论当时人还是后人，也会心悦诚服地承认这个王朝。不料王莽在政治上只能算是个三流角色，他特别向往先儒书中描写的古代理想社会，于是就对全社会大动手术，搞托古改制，从货币、官制、法令、赋役到行政区划，想改什么就改什么。光赋税一项，就让善良的农民耕种所得，还不够缴税的，家家衣食无着，尚未饿死的，只好造反。 在他登基的第九年上，看到反贼太多，自己的位子不稳，他想，既然北斗是帝王之车，那么模仿北斗的形状铸造一个神符礼器，就更能证明自己权力的合法性了，于是他发明了这件北斗形的礼器。它是用铜水掺入少量五色石铸成的，长二尺 五寸，整个形状据说有点像商约王用的“烙斗”（也有人说像个长柄大熨斗）,斗柄精雕细刻成龙形,王莽给它取了个响亮的名字叫“威斗”。他坚信，此物一定内能保佑自己稳在王座,外可帮助自己杀退叛军。所以，他睡觉时把威斗放在龙床边，上朝时搁在御座旁，出行时则让人举着走在皇攀最前面。 但农民造反愈演愈烈，终于爆发为全国性的大起义。公元23年，起义军的一支一—绿林军包围了长安城，随后攻入城中，与官军激战，节节进逼。第二天，各衙门官员都跑个精光。眼见绿林军已逼近皇宫大门，王莽还表现得的很镇静，率随从来到未央宫前殿，手执威斗席地而坐，一副运筹惟的样子，他身旁的“天文郎"不断操作仪器，模拟白天里北斗星的方位，以便让王莽调整坐位和威斗的方向，以与天上的北斗一致。——看他这项动作,可知王莽作皇帝根本不入流，如果说他开始铸造威斗是骗骗别人的话,现在他的做法就是骗自己了。一边骗自己,他一边还念念有词：“天生德于予，汉兵其如予何！”意思是：我的德能是上帝赐给我的，汉兵能把我怎么样呢？（图6） 第三天清早，未央宫又被攻破，亲兵们扶着王莽跑到“渐台”（负责时间历法的天文台,天上的星座也有一个叫渐台的,是织女星梭子的一部分），渐台在一个大水池 图6王葬渐台抱威斗 中，王莽这时还怀抱着威斗不放。绿林军将渐台重重包围，先射箭，箭射完了，便短兵相接，王莽的亲兵死伤殆尽，傍晚，绿林军终于攻到台上，王莽被杀，“新莽"政权15年就垮了台。 白居易有诗：“周公恐惧流言日，王莽谦恭未篡时,向使当初身便死，一生真伪复何知？"的确,如果王莽在谋取大汉政权前就死去，一定会给历史留下一个辅佐幼主的诸葛亮式的人物形象，也许还有“王莽祠”供我们瞻仰呢，现在，我们只好随着历史一起去贬斥他了。“威斗"作为礼器，也是非常好的创意，可惜被王莽自己的故事搞得非常不吉祥，因此以后的历朝皇帝 没人敢再用，只是随葬品偶尔有用威斗的。写王莽这段典故的诗不少，如不知何朝的诗人顾余《咏古》之一： 威斗铸成新日月，渐台认取旧头颅。菁茅几许酬开国，只是伤心莽大夫。 前两句写王莽造威斗和败死渐台的事。菁茅是祭祀用的一种香草，莽大夫指汉代词赋家扬雄，曾为王莽的大夫，后句王莽众叛亲离，跟随者很少的意思。 再如清人陈良玉的《高安万世瓦歌》： 高安侯印竞堕地，连云甲第帐谁赐。君不见渐台弩射逃黄皇，团团威斗藏中央。千年武库莽头秃，瓦乎瓦乎同可伤。 高安侯是西汉末年皇帝刘欣的宠臣，刘欣病死、王莽掌权后他即自杀，这几句诗即是对这一系列史实的感叹。 清人孔璐华的《汉金缸歌》： 汉宫劫后久成灰,春风惟有野棠开。 图5斗城长安 美人黄土归何处,此时犹见燕飞来。当年威斗尽颠倒，鼎在陶陵亦难保。千年未损古金纹，农夫犹得耕芳草。 诗人通过一个出土的灯架（金缸),写出对世事无常、王朝兴衰隆替的感叹。其中“当年威斗尽颠倒"显然是指王莽当年调整威斗方位以对准北斗星的动作。 还有像“渐台威斗狙诈穷，关中瑞符識纬起"（【清)蒋法《昆阳怀古》)的诗句，则是直接写王莽自欺欺人的。 有的诗是以威斗写熨斗，也很有趣,如清人王诚的《魏太和铜熨斗歌》： 当涂高高熨不平，金铜仙人辞汉京。化为翁仲魏宫守,巧学新莽抱威斗。 诗说：看到这当年的熨斗在路上，想熨去人间不平，当汉武帝的金铜仙人被搬离长安后，化为翁仲（陵墓的石像)抱着熨斗守墓，是在学王莽抱威斗吧？A 读罢东西双晋史，又闻南北各朝风。枭雄遍地称王处,便有畴人演历中。 这首律绝用于说书人的开场（静场）诗，却也可以说明十六国及南北朝时期，天下纷争称王，畴人飘落各处，如同群星璀璨，而何承天、张子信、张龙祥、祖冲之就是其中的四颗明星。 题图中，有一首北朝时期东魏部将斛律金（鲜卑族)一段唱词：“敕勒川，阴山下，天似穹庐，笼盖四野……··。”这首动人心弦的民歌，不仅把我们带到了那种“天似穹庐，笼盖四野"的宇宙模型当中，同时 也将我们带到了十六国与南北朝天下纷争的历史画面之中，那些散落在南北诸朝探究历象的畴人身影仿佛在我们眼前若隐若现
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"title": "一叔、舅为师身怀天书的何承天"
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东晋时期,在益阳（在今湖南省)一片竹林空地，一孩童正与一位官人模样的人一边仰望夜空，一边谈论《四书五经》、《吕氏春秋》及《淮南子》等经典书籍中涉及星空与时令的话题。小童问：“叔叔，我听您说的，过了好多年在同样的季节同样的时间，星星的位置会变化，是吗？”那位叔叔 何承天雕像 说：“成儿你说的是岁差吧？问你舅舅会告诉你更多的天文知识”。 当叔侄俩回到家中，阿叔对嫂嫂说，成儿在我这里对经史所习很熟了，特别是对天象时令等有兴趣。他名字就不要叫“成儿”了，以后大名就叫“承天"吧。他舅舅精于天文，明天嫂嫂带承天到他舅舅家，他也能在天文历法上深造啊。 这小童从此就叫何承天，何承天的叔叔叫何(×音西),官为益阳令。而何承天的舅舅更是了不得，便是东晋秘书监著名天文大师徐广。小承天5岁就失去父亲，经常往返叔、舅两家居之，多受叔叔和舅舅的周济。并以叔、舅为师,从小就受到了良好的教育。 何承天常将桑、檗树皮剥制如纸，将叔叔、舅舅教他的经史及星象记在上面，放入怀袖间随身携带，随时翻看。日积月累，特别是其舅舅徐广将40余年研究的经验尽数教谕，使之成为历经东晋与南朝刘宋时期的一代文豪与天历大家。 青年时的何承天在东晋任职，后来宋灭东晋，何承天在刘宋为官。其最大贡献是编制了《元嘉历》。 这部历书是何承天在继承了其舅父徐广《七曜历》基础上加之他进一步观测、计算而成的，可以说《元嘉历》有他舅舅的一半功劳。此历法于宋文帝时的元嘉二十年奏于朝廷，经多人测算验证这个历法很准确。于是规定从元嘉二十二年（公元445年)起，颁布施行，故称元嘉历。 元嘉历不同以往的历法主要有：创用定朔算法代替平朔，来求月亮的实测行度与月亮出入黄道内外的度数（此方法没有最后通过）；进一步计算岁差；测定春、秋分暑影及计算精度的提高；利用月食测定冬至日度，以月食检冬至日所在；创立调日法等。这些成就，为后来的历法编制打下了基础。
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"title": "一 孤岛探天张子信"
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张子信是北朝时北魏河内（今沁阳）人，著名民间天文学家。青年时为躲避北魏内乱,他隐居海岛，自制了一架浑仪，以观测天象和研究历法为趣。就这样，他在海岛观天长达30多年，历经了北魏、东魏（并列西魏）、北齐几朝代。功夫不负有心人，三十多年的探究星空，他取得了多项业绩： 古人称为“日行盈缩”。发现春分后日运速慢，到秋分后则日运速快，并且将太阳在一年内的视运动速度变化详细地列成我国古代最早的“日表”，启示了后人对“定气”与“平气”的研究。 第二，发现行星运动速度有周期性变化。这是在发现太阳视运动的不均匀性之后，又发现了行星运动不均匀性，是天文学史上的重大突破。 第三，他探索出了日食、月食和太阳、月亮的运行速度和轨道方面的规律。提出了合朔时月在黄道南或北能影响到日食是否发生，而月食则不存在这种现象。 张子信还将这些具有突破性的发现传授给了他的学生张孟宾等，也导致隋唐时期天文学出现了飞跃发展。
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"title": "三张龙祥的《正光历》与食分"
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张龙祥是北魏时期的一位荡寇将军，是很有贡献的天文学家。虽然资料留下不多，但他编制的《正光历》在当时那个时代，对天文与历法发展有着开辟性意义： 第一，《正光历》有对日食食分的算法。《魏书卷一百七·志第八》：“推蚀分多少术日：置入交限十五度，以朔望去交日数减之，余则蚀分。”此为古历发展史上第一次对日食食分的计算方法。从这之后便成为我国古代计算日食食分的基本方法。 第二，《正光历》使用易经的“卦气 张子信孤岛测候图 学观点，在当时是一大进步。“因冬至大小余，即坎卦用事日；春分，震卦；夏至，离卦；秋分，兑卦用事日。用易理类比推理。 第三,将七十二候引进历法之中。五天为一候，三候为一个节气，也是从《正光历》开始的。
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"title": "四祖冲之编《大明历》与术数运筹“祖率”"
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祖冲之从少儿时起就对自然科学有着强烈的爱好，并喜欢自己动手搞些小制作。他在学习中注意收集整理以往的天文历法，又不受古人的定论所拘束，并注重实际观测、检验，特别是对两至两分，他用多个圭表组成圭表阵进行了实际测定，正如古籍所载祖冲之“尚专攻数术，搜练古今"又不“信古而疑今”。经过多年的钻研，祖冲之30多岁时，于公元461年完成了他的《大明历》。 第二年即宋孝武帝大明六年（公元462年)他将精心编成的《大明历》连同《上“大明历”表》一起送给朝廷，请求南朝的宋孝武帝改用新历，但是却受到握有大权的宠臣戴法兴（也是一位天文学家)的阻挠而没有实施。经过了半个世纪，直到梁武帝天监十九年（公元510年），在祖冲之之子祖(读géng音更,也是数学家、天文学家)请求下，并经实测校验后，《大明历》才开始正式颁行。 《大明历》与以前的历法相比,有许多创新之处，现仅举几例：第一，将岁差引入历法（在此之前，虞喜发现了“岁差”，但未引入历法），使回归年（周年)与恒星年（周天)相区别。从此后岁差成为历法中不可缺少的内容。第二，采用了391年设置144个闰月，比19年7闰要更为精确。第三，由于祖冲之精于数学，所以提高了历法中测量、计算有关数据的精确性。如采用的交点月数值为27.21223日，与今测值27.21222日仅差10万分之一。可见其精！ 可以说《大明历》中的很多成果是他运用数学这个工具取得的。而为了天文计算的精确性,又促进了祖冲之对数学的研究。主要是：第一,注解《九章算术》,并著《缀术》。第二,球体积的计算。祖冲之与他的儿子一起找到了球体积的计算公式。第三，圆周率的计算。他算得$3 . 1 4 1 5 9 2 6 <$ $\pi < 3 . 1 4 1 5 9 2 7$且取为密率。这个取值范 祖冲之测天推历术数筹算图 围及密率的计算都领先国外千余年，被人们称之为“祖率”。 此外,祖冲之在机械制造上也是很有造就的，他改造了指南车，制作的“千里船”“水碓（音dui读对)磨"很是精巧，还发明了“计时器”等机械，是一个成绩非常卓著的科学家。
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"title": "五十六国、南北朝众星闪闪"
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东晋后期，十六国纷争林立，南北朝分统天下，天历星人也随之涌流各国。姜发（造《三纪甲子元历》，以月食来求太阳的位置所在，从而提高了观测的准确性。发现并正确解释了大气折射星光的现象)、赵(féi音匪。北凉天文历法学家，用六百年二百二十一闰，对祖冲之设润有启发作用）、斛兰（也叫斛斯兰，北魏天文学家，铸铁浑仪）、李兰（发明秤漏，用“渴乌"即虹吸管用于漏壶）、祖（祖冲之之子，数学家、天文学家，推行其父《大明历》）陶弘景（养生医学家药学家，也是天文学者，还造过浑象仪）、戴法兴（天文学家。以权势阻挠祖冲之的《大明历》实施，戴法兴说的大多是无理指责。但戴法兴提出的“日有缓急”则是对的），还有高允、崔浩、宋景业等都长于天文历学，就是《齐民要术》作者贾思、《文心雕龙》作者刘也是知天文者。A 香港太空馆外貌 航天飞机驾驶舱内控制及操作系统的实物原尺寸模型
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"title": "走近香港太空馆"
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设备和鲜明的太空主题成为亚洲,乃至世界著名的大型天文馆之一。让我们走近香港太空馆，了解其中的奥秘。
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