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8.68k
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|---|---|---|---|
amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_649
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{
"title": "猎犬座(CVn)"
}
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Sh143(12Com)：主星较亮，为黄色，伴星很暗，为白色，主伴星之间角距很大，不难观测。 Z1622(2CVn）：主星较亮，为红色，伴星较暗，为橙色，略有观测难度。 1692(α（ CVn)：很亮的一对双星组合，主星与伴星都为白色。 Z 1657(24 4Com):同样是一对较亮 组合，主星与伴星都为白色。  后发座内较适宜观测的双星
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_650
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{
"title": "室女座内较适宜观测的双星"
}
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$\upbeta$ pm(70Vir)：主星较亮，伴星较暗，两颗星都为橙黄色，角距非常大,不难观测。 h228：一对橙黄色的双星，伴星非常暗，但角距很大，略有观测难度。 $\Sigma \, 1 \, 8 3 3$：主星与伴星的亮度相当，是一对物理双星，距地球约143光年，主星为白色，伴星为黄色。 $\Sigma \, 1 \, 9 0 4$：主星与伴星亮度差较小且都为白色，是一对物理双星，距地球约258光年。A (责任编辑陈冬妮） 五月份共有三次适合观测的月掩星和四次小行星掩星，其中有两次月掩星发生在同一天，四次小行星掩星中被掩星最亮的是8.0等，掩食时间最长的为3.8秒。
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_651
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{
"title": "月掩星预报"
}
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这三次月掩星分别是5月5日晚的两次月掩星和27日晨5时左右的月掩双鱼座19号星，其中5日的分别是月掩金牛座$\kappa$星和月掩金牛座星，这两次月掩星的时间间隔只有半个多小时，前者只有东北的部分地区可见，而且只可见掩终现象；后者只有我国东部地区可见，大多数地区也是只可见掩终现象，只有极少数地区可见掩星全过程。 5月5日月掩金牛座k星 这天晚上，在我国吉林和黑龙江两省的大部分地区可见一次月掩金牛座K星的现象，K星视星等为4.2等，这次月掩星的掩食带南界限线经过吉林省白山和内蒙古通辽一带，其中白山市可见掠掩现象。掩星当天为农历初三，光照面为$4 \%$ ,掩星现象为DD：暗面消失，BR：亮面出现。但 月掩金牛座u星  暗面消失时太阳还在地平线以上，所以只可见掩终现象。表中时间为北京时间，列出主要几个城市所见月掩星情况，其他地区可参考距离表中最近的城市，只是在时间上会相差几分钟。 金牛座$\kappa$星是一复合星系统，共有5颗子星，对月掩金牛座$\kappa$星的观测到目前已经有327份报告说恒星并非是瞬间消失的，所以这次掩星是非常需要你的观测结果的。
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amateur_astronomer_6e37c_652
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{
"title": "月掩金牛座U星"
}
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在东北地区月掩金牛座k 星之后不久，我国东部可见一次月掩金牛座$^ { \circ }$星 月掩金牛座k星 
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_653
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{
"title": "掩星情报站"
}
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口张学军 的现象，$_ { \upsilon }$星视星等为4.3等，多数地区依然只可见掩终现象，只有厦门、上海等少数地区可见掩星全过程。掩星现象为DD：暗面消失,BR：亮面出现，表中时间为北京时间，列出主要几个城市所见月掩星情况，其他地区可参考距离表中最近的城市，只是在时间上会相差几分钟到十几分钟。 月掩金牛座K星各地所见方位示意图
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_654
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{
"title": "小行星掩星预报"
}
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这四次小行星掩星现象中，被掩星最亮的是8.0等，掩食持续时间最长的有3.8秒。寻星图中间圆圈里的星是被掩星，数字为恒星的视亮度，例如79为7.9等，63为6.3等，依此类推。掩食带示意图中的绿色线是掩食带中心线，蓝色线是掩食带界限线，红色线是$1 ~ \upsigma$（即有$6 8 \%$信心小行星掩星现象会在这个区域范围以内某些地方出现)掩食带误差界限线。掩食带上的时间是当地可见的大致掩星时间（均为北京时间）。由于小行星的轨道不是很精确，所以掩食带位置的预报可能会有误差，非常需要大家的观测数据来掌握小行星的大小、形状，同时提高小行星轨道的计算精度。无论你是否观测到掩星现象的发生，你的观测结果都是非常有意义的。
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_655
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{
"title": "5月9日1974号小行星掩8.0等星"
}
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这次掩星现象发生在5月9日北京时间21时40分前后，直径为26千米的1974号小行星Caupolican，将遮掩巨蟹座8.0等的恒星HIP42566，恒星J2000.0坐标为赤经$8 ^ { \mathsf { n } } 4 0 ^ { \mathsf { m } } 3 6 . 4 9 5 9 ^ { \mathsf { s } }$，赤纬$1 4 0 \ \ 2 2 ^ { \prime }$ $4 4 . 1 7 0 ^ { \prime \prime }$，此星在巨蟹座。星西南大约4度的地方。观测等级为18(即可见概率为$1 8 \%$ )。本次现象中，被掩星亮度将下降11.1个星等，掩食现象持续时间最长1.3秒。 掩食带由云南西部进入我国，向东经过我国云南、广西南部、广东西南部，经过我国境内的时间约为1分钟，其中临沧、红河、崇左、钦州、廉江、茂名等地位于掩食带内，而瑞丽、保山、楚雄、昆明、个旧、思茅、百色、贵港、玉林、防城港、湛江、香 港、澳门、海口等地在掩食带$1 ~ \upsigma$的预报误差带中，也可能会观测到这次掩星现象。
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_656
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{
"title": "5月10日16029号小行星掩8.3等星"
}
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这次现象发生于5月10日凌晨北京时间3时02分至3时07分，直径为25千米的16029号小行星1999DQ6，将遮掩天鹰座8.3等的恒星HIP101435，恒星J2000.0坐标为赤经$2 0 \mathsf { n } 3 3 \mathsf { m } 2 5 . 2 9 1 2 \mathsf { s }$ 赤纬— $3 ^ { \circ } ~ 2 1 ^ { \prime } ~ 2 3 . 8 7 0 ^ { \prime \prime }$），此星在天鹰座θ东南大约6度的地方。本次现象中，被掩星亮度将下降9.7个星等，掩食现象持续时间最多2.4秒。 掩食带由西藏东部进入我国，往东北方向经过四川西北部、甘肃南部、宁夏、内蒙古，经过我国境内的时间约为3分钟， 其中固原、包头、二连浩特等地位于掩食带内，而成都、昌都、绵阳、广元、天水、宝鸡、兰州、延安、银川、榆林、石嘴山、鄂尔多斯、呼和浩特等地在掩食带$1 ~ \sigma$的预报误差带中，也可能会观测到这次掩星现象。
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_657
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{
"title": "5月12日48165号小行星掩8.8等星"
}
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这次现象发生于5月12日北京时间23时22分至23时29分,直径为10千米的48165号小行星2001HH10，将遮掩狮子座8.8等的恒星HIP57417，恒星J2000.0坐标为赤经11h46m18.5103s，赤纬$1 8 ^ { \circ } ~ 4 0 ^ { \prime } ~ ~ 4 5 . 7 6 6 ^ { \prime \prime } \, \$），此星在狮子座$\upbeta$ 星以北大约4度的地方。本次现象中，被掩星亮度将下降9.2个星等，掩食现象持续时间最多1.3秒。
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_658
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{
"title": "导报"
}
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在本栏目介绍的变星大致是2011年5月15日21：00左右地平高度较高的变星，同时它们在当月亮度比较适宜观测。在表格的后面有各星的介绍。
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_659
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{
"title": "S UMa(大熊座S)"
}
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预计19日极大。位置方面，在上期我们介绍的大熊座T(TUMa)北不远处，借
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_660
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"title": "每月变星"
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助北斗七星可以很容易地找到它。从图1中可以清楚地看到这种关系。
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_661
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{
"title": "UVir(室女座 U)"
}
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预计4月30日极大。位于室女右肩的室女座del星(delVir)西北，寻找起来还是挺容易的。但它的亮度不高，周围证认星也不多，建议在野外观测。  图1:大熊座S(SUMa)证认星图。视野$8 \times$ 6度，极限星等11等。证认星图编号3722pmn。 图2:室女座U(UVir)证认星图。视野$6 \times 6$度，极限星等11等。证认星图编号4319akba。 地位于掩食带内，而锡林浩特、呼和浩特、大同、张家口、赤峰、承德、天津、北京、石家庄、保定、秦皇岛、大连、锦州、丹东、济南、青岛、日照等地在掩食带$1 ~ \upsigma$的预报误差带中，也可能会观测到掩星现象。$\pmb { \left| \eta _ { \Delta } \right| }$ 附注： 1.类型:M-菓增二型,SR-半规则型； 2.注： $[ \mathrm { x x } ] \mathord { - } 2 0 1 0$年AAVSO数据库中该星的数据个数，读者可根据此数据判断该星观测数据的需要程度;1-适合初学者观测,2-不那么容易，但可以用来练习技术,3一比较有难度,0-适合城市观测，！一观测数据将很有价值！ 3.光变范围：【注意】自本期开始这里改为历史平均值！ 4.极大极小日期：$\a = 0$由以前数据预计的日期；5.推荐设备：指2011年5月在良好条件下观测推荐的设备， 5.推荐设备：指2011年5月在良好条件下观测推荐的设备，$\mathrm { O } { - } \mathrm { O } { - } 5 0 \mathrm { m m }$左右口径双筒镜，$\scriptstyle { \mathrm { O } } = { \mathrm { O } } -$小望远镜${ \sim } 8 0 \mathrm { m m } , \mathrm { O = = } \mathrm { O - } 1 5 0 \mathrm { m m }$以上口径望远镜。 （接上页）掩食带由黑龙江西北部进入我国，往西南方向经过内蒙古、宁夏、甘肃南部、四川西部、云南省极北部等地，经过我国境内的时间约为6分钟，其中塔河、银川、榆中等地位于掩食带内，而呼伦贝尔、满洲里、包头、石嘴山、吴忠、固原、兰州、甘孜等地在掩食带$1 ~ \mathrm { { \sigma } }$的预报误差带中，也可能会观测到这次掩星现象。
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_662
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{
"title": "5月15日42号小行星掩9.4等星"
}
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这次现象发生于5月15日北京时间21时52分至21时53分，直径为100千米的42号小行星Isis，将遮掩巨蟹座9.4等的恒星TYC $1 9 3 5 { - } 0 0 6 5 5 { - } 1 4$，恒星 $3 2 0 0 0 . 0$坐标为赤经$8 h \bot 0 \mathsf { m } 2 7 . 9 2 9 3 \mathsf { s }$ ,赤纬$2 6 ^ { \circ } \ 2 4 ^ { \prime } \ \ 4 8 . 6 7 4 ^ { \prime \prime }$ )，此星在双子座×星东南大约2度半的地方。尤其需要注意的是，在被掩星东侧约4角分处有一亮度9.6等的恒星极容易和被掩星混淆，千万不要认错被掩星！这次观测等级为90（即可见概率为$9 0 \%$ )。本次现象中，被掩星亮度将下降4个星等，掩食现象持续时间最多3.8秒。 掩食带由内蒙古中部进入我国，往东南方向经过河北北部、渤海海面、山东东部后，进入黄海。经过我国境内的时间不到一分钟，其中二连浩特、兴隆、密云、三河、遵化、唐山、龙口、蓬莱、烟台、威海等
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_663
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{
"title": "V CVn(猎犬座 V)"
}
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预计21日极大。位于北斗七星的最后一颗——摇光(etaUMa)的西南;亮度的优势使它即使在城市里也能用双筒镜找到，因此很适合初学者观测。 图3:猎犬座V(VCVn）证认星图。视野$6 \times 5$度，极限星等10等。证认星图编号4319aleq。
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_664
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{
"title": "R CVn(猎犬座 R)"
}
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预计7月11日极大。此时亮度不高，但它附近有很多较暗的证认星，因此非常适合在城里使用中等口径望远镜观测。 需要注意的是它几乎正好位于牧夫左肩的牧夫座$\upgamma$（gamBoo)和猎犬座最亮星猎犬座$\upalpha$ (alfCVn)连线的中点,摇光(etaUMa)星正南约10 度处。它的周围没有什么亮星（据上述三颗星都在10度左右),在城里要找到它也有一定困难。 图4:猎犬座R(RCVn)证认星图。视野$7 \times 7$ 度，极限星等12等。证认星图编号4319alye。
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_665
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{
"title": "SVir(室女座S)"
}
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1月末2月初刚过极大，也许4月深夜更适合观测。位于角宿一(alfVir)北偏东，距角宿一约5度。
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_666
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{
"title": "R Boo(牧夫座 R)"
}
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预计5月19日极大。位于牧夫右腰的牧夫座$\varepsilon$星(epsBoo)西，非常好找，又正值亮度极大，是初学者的良好目标。 图5:室女座S(SVir)证认星图。视野$5 \times 6$度，极限星等11.5度。证认星图编号4319aqgl。 图6:牧夫座R(RBoo)证认星图。视野$7 \times 6$ 度，极限星等11.5度。证认星图编号4319apoi。
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_667
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{
"title": "RCrv(乌鸦座R)"
}
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预计4月22日极小。需要至少中等口径的望远镜才能观测到。位于乌鸦座四边形偏西北的内角里，连接星桥的具体做法在2011年2月《天文爱好者》所载《变 图7:乌鸦座R(RCrv)证认星图。视野$7 \times 1$度，极限星等14等。证认星图编号4319aslb。 星观测攻略之六》已详细介绍，故这里只给出小视野的证认星图。
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_668
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{
"title": "R Lyn(天猫座 R)"
}
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预计6月23日极大。位于拱极区，找星十分困难。可以通过大熊嘴尖的大熊座omi（omiUMa）或御夫头部的御夫座(delAur)连星桥来找。 图8:RLyn证认星图。视野$4 \times 4$度，极限星等11等。证认星图编号4319atog。
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_669
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{
"title": "RS Vir(室女座 RS)"
}
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预计4月1日极大。估计5月亮度在8-9等。位于室女右脚处,大角(alfBoo）南15度，找星难度很大。 图9:室女座RS(RSVir)证认星图。视野$4 \times$ 4度，极限星等12等。证认星图编号4319aq-mu.
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_670
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{
"title": "回顾"
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狮子座的著名增二型变星狮子座R（RLeo）在1月13日达到亮度极小，并将在本月23日达到极大，天黑后可在西方天空找到它。它是最亮的几颗剪增二型变星之一，希望大家能够在接下来的几个月里对正在不断接近太阳它进行有价值的监测！A (责任编辑李鉴）
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_671
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{
"title": "土卫二热能输出超乎预想"
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根的主于二种及 2005年“卡西尼"发现土卫二的南极地区在地质上是活跃的，其活动集中在4条平行的线形沟缝中。这些沟缝长130千米，宽2千米，被称为“虎皮纹”。此外还发现，这些缝隙在不断地向外喷射出由冰粒子和水蒸汽组成的巨大羽状物。同时，来自土卫二内部的热量还会使得这些裂缝的温度升高。 2007年的一项研究预言，如果土卫二的内部热量主要来自其与土星的另一颗卫星土卫四之间轨道共振所产生的潮汐力的话，那么长时间平均下来所产生的能量不会超过110亿瓦。而源自土卫二内部天然放射性的热量则为3亿瓦。 最新的这项研究所用到的数据采集自2008年，覆盖了土卫二的整个南极地区。它们对土卫二表面温度的测量确定出了该区域高得惊人的能量输出。一种可能的解释是，由于土卫二与土星和土卫四之间的轨道关系会随时间变化，因此会出现潮汐加热的强盛期和低谷期。这意味着“卡西尼"可能极为幸运地正好看到了土卫二的异常活跃期。这为土卫二存在地下海洋乃至生命更增加了一份可能性。
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_672
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{
"title": "实测（右图)发现土卫二南极的能量输出超出了原先的预计（左图）。版权：ASA/JPL/SWRI/SSI。→"
}
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↑“信使”所拍摄的太阳系肖像。版权:NASA/JHU/APL/Carnegie Institu-tion of Washington。
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amateur_astronomer_6e37c_673
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{
"title": "“信使”拍摄太阳系全家福"
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美 国宇航局的“信使”水星探测器首次由内而外拍摄了太阳系的全家福。二综合了34张照片之后，这张拼接图像正好和1990年“旅行者"1号由外向内所拍摄的太阳系肖像互补。 “信使”的大角度照相机在2010年11月3日和16日拍摄了这些照片。在拼接图像中，除了天王星和海王星太暗无法看到之外，其他所有的太阳系行星都能看见。在其中的局部放大图中可以看到地球的卫星月球和木星的四颗伽利略卫星。在这幅图的中下方还能看到银河系漂亮的一部分。 这幅图像的弧线形状是由于“信使"的轨道相对于黄道的倾角所造成的，这意味着“信使”的照相机必须要向上才能拍到一些行星，向下才能拍到另一些。把这些照片拼接成一整张并不是件容易的事情。因为很少会出现一张照片中会出现多颗行星的情况，而且强烈的阳光也限制了“信使"的拍摄角度。 为此，天文学家利用美国喷气推进实验室的太阳系模拟器所给出的“信使"和行星的相对位置来确定是否能在某个时刻拍摄到行星。随后还必须要针对每颗行星确定曝光的时间长度。除了大角度照相机之外，小角度照相机也会参与拍摄，这样既能覆盖行星周围的天区也能以高分辨率拍摄行星。 从这些方面来说，“信使”拍摄这幅图像的过程要比“旅行者"1号还复杂些。
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_675
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{
"title": "星暴星系M82中超级风的多个源头"
}
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一 本昂星望远镜上的低温中红外照相机和分光 仪拍摄了星暴星系M82内部的新图像，以极高的分辨率揭示出了年轻的星团和它超级风的源头，证明M82的星系风暴源自许多地点而非单个的星团。 研究星暴星系可以让天文学家回溯我们银河系的历史。和人一样,星系以及恒星也有它们自己的生命周期。它们也会经历诞生、成长、成熟以及最终死亡的过程。星暴星系是真正的“产婴房”，会比已进入发育晚期的银河系快得多地产生新的恒星。星暴所释放的能量集中在波长较长的波段，因此天文学家必须通过波长比可见光更长的红外观测来了解这些恒星工厂的特性。 一个国际天文学家小组使用昂星望远镜在波长比肉眼可见长20倍的红外波段获得了M82内部放大的锐利新图像。最终结果以超出空间望远镜的精细程度展现出了超级风和年轻的星团。超级风由含尘气体组成，可以延伸出数十万光年。这些高速风暴会以大约每小时80万千米的速度吹动物质，把它们从星系中心送往宽大的外围区域，这其中也包含了构建行星系统乃至生命的种子。 这一图像显示超级风起源自直径数百光年范围中的多个地点，而不是某一个新生的星团。同时图中还可以分辨出高速气体柱以及一个直径大约450光年的空腔。
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_676
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{
"title": "一晚发现小行星数量新纪录"
}
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位 于美国夏威夷茂宜岛的全景巡天望远镜和-快速反应系统的一架望远镜在 2011 年 1月 29 日晚发现了 19 颗近地小行星,创造了一个晚上发现小行星数量最多的新纪录。这同时也证明这架望远镜是全世界同类型研究用望远镜中最强大的。 科学家们从当天晚上到第二天下午花了大量的时间来处理该系统从互联网发回的数据。通过搜寻相对于背景恒星的微小运动,他们发现了30 颗可能的近地小行星。为了确认这些发现,科学家必须在$1 2 \sim 7 2$个小时里仔细地对它们再进行多次观测以确定它们的轨道，否则就有可能“丢失”。 个科学家们正在研究 2011 年 1 月 29 日发现的一个小行星（指尖附近)。版权:IfA-Karen Teramura。 心,那里负责收集和整理有关小行星和彗星的数据以便其他天文学对它们进行后续观测。通常美国本土的几个天文台会帮助确认这些发现,但当时肆虐的大范围暴风雪使得它们中的大部分无法工作,为此他们不得不自己快速地来确认它们。 在 1 月 30 日降雪使得夏威夷莫纳克亚的望远镜关闭前,他们确认了 2 颗小行星。在 1 月 31 日晚下雾前又确认了另外 9 颗。2 月 1 日晚他们本想寻找 4个目标,但由于它们运动得过快只找到了 1个。在其他国家和地区望远镜的共同努力下,又帮助确认了7颗小行星。至此一个新的纪录诞生了。 个上图：昂星望远镜拍摄的M82中心高分辨率图像；中图：斯皮策空间望远镜拍摄的M82中红外图像；下图：昂星望远镜拍摄的M82光学图像。版权:Subaru Telescope/NASA。
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_677
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{
"title": "年轻宇宙中的年老星系团"
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个国际天文学家小组发现并测量了已知最遥远的成熟星系团的距离。虽然这个星系团所处的宇宙年龄只有目前的四分之一,但它看起来却和当今宇宙中的星系团惊人的相似。 星系团是宇宙中由引力束缚在一起的最大结构。它们会随着时间生长,因此在早期宇宙中大质量的星系团极为罕见。尽管有越来越遥远的星系团被发现,但它们都是处于形成过程中的年轻星系团。 该小组使用欧洲南方天台甚大望远镜测量了由斯皮策空间望远镜率先发现的一些红色暗弱天体的距离。这群天体被称为CL $3 1 4 4 9 + 0 8 5 6$，被怀疑是一个遥远的 个由甚大望远镜和昂星望远镜长时间曝光合成的CL $\mathsf { J } 1 4 4 9 + 0 8 5 6$图像。版权:ESO/NOAJ/Subaru/R. Gobat。 星系团。观测结果证实了这一猜想,它位于宇宙年龄只有 30 亿年的地方。 后续使用哈勃空间望远镜和甚大望远镜的仔细观测显示，这个星系团中绝大多数的星系并没有正在形成恒星,而是由年龄已经达到 10 亿年的恒星所组成的。这使得该星系团与成熟的室女星系团极为相似。进一步的证据则来自牛顿X射线多镜面望远镜对它的观测。这个星系团所发出的X射线来自星系间稀薄的高温气体并且聚集在星系团的中央。而一个年轻的星系团还没有足够的时间来如此聚拢高温气体。 如果未来发现了更多这样“早熟”的星系团,那么我们对早期宇宙的认识可能就要修改了。
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_678
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{
"title": "太空中的“象鼻”"
}
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美 国宇航局的大视场红外巡天探测器拍摄了这幅正在形三成恒星的气体、尘埃云图像。它被称为 Sh 2-284,位于麒麟座。从它中央空洞的边缘伸出了几根“象鼻”,它们是由高密度的气体和尘埃所组成的巨型柱状体。 “象鼻”最著名的例子是由哈勃空间望远镜所拍摄的标志性鹰状星云照片中的“创生柱”。在大视场红外巡天探测器的图像中,这些“象鼻"看上去就如同由气体拉伸出的圆柱指向 Sh 2-284 空空荡荡的中心。其中最值得注意的是位于右侧边缘大约三点钟方向的那根“象鼻”。它就像是握紧的手伸出一根指向空洞中心的手指。这根“象鼻"的长度为 7光年左右。 在 Sh 2-284 的内部深处有一个疏散星团，被称为Dolidze 25,它向四周各个方向发射出了大量的辐射,还伴随有星风。星风和辐射在周围的气体和尘埃中清理出了这幅照片中央的这个空洞。空洞周围亮绿色的壁显示出了受侵蚀 个大视场红外巡天探测器拍摄的气体、尘埃云 Sh 2-284。版权 : NASA/JPL-Caltech/UCLA。 气体的距离。然而,原始气体中的一些会比其他的密度高得多,它们可以抵御辐射和星风的侵蚀。于是,它们不但幸存了下来,还保护其后方下风口处的气体，由此形成了“象鼻”。 Sh2-284 相对孤立,位于银河系一条外围旋臂的末端,和银心的方向相反。
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amateur_astronomer
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amateur_astronomer_6e37c_679
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{
"title": "对绘架$\\upbeta$周围巨行星的新观测"
}
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$\upbeta$ 年轻的绘架$\upbeta$距离太阳63.4光年，年龄1200万年左右，质量超过了0.75个太阳质量。它以其周围宽大而富有结构的星周盘而著称。事实上在25多年前，它是第一颗通过直接成像手段拍摄到星周盘的恒星。2009年在这个盘中发现了一颗巨行星，称为绘架$\upbeta \uprho _ { \circ }$它到宿主恒星的距离从8到15个天文单位不等，是迄今直接成像观测到的最靠近宿主恒星的外星行星。绘架$\upbeta \textrm { b }$为研究行星形成过程，尤其是行星和盘之间的相互作用，提供了新的机会。 一个国际天文学家小组在2.18微米的波段上使用甚大望远镜观测了绘架$\upbeta$系统,之前的观测波段则在4 微米附近。他们也观测到了这颗行星，同时把新的观测和先前的进行了比较。综合所有的数据之后展现出了如之前所料的绘架$\upbeta \, \mathrm { b }$由于公转运动而出现 的位置变化。对新观测数据的分析还测出它的质量大约为木星的$7 \sim 1 1$倍，有效温度在$1 , 1 0 0 \sim 1 , 7 0 0 ^ { \circ } \mathtt { C }$之间。这一温度说明，绘架βb仍保留有在形成过程中所获得的大部分热量。 $\Leftarrow 2 0 0 3$年11月（左图）和2009年10月（中图）在3.8微米波段以及2010年3月在2.18微米波段（右图)对绘架$\upbeta$系统的观测结果。版权：Astronomy & Astrophysicso
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"title": "“火星快车”拍摄到椭圆形陨击坑"
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人是一列小天体以小角度击中火星所产生的。 惠更斯盆地直径450千米左右，位于遭受严重撞击的南部高地。在这一区域中分布着许多陨击坑,不过其中可能没有哪一个比这个椭圆形的更吸引人。这个无名的陨击坑长约78千米，宽度从一端的10千米到另一端的25千米不等，深2千米。 因为撞击激波向外爆炸发生在撞击体击中地表之后，所以陨击坑一般都是圆形的。那么为什么这个是椭圆形的呢？其周围由最初的碰撞所抛撒出的物质为此提供了线索。这些“溅射覆盖物"呈蝴蝶形,具有两个明显的瓣。这暗示,由一个曾经完整的天体所分裂出的两个物体撞上了这个地方。 在这个陨击坑的内部，有三个较深的区域说明撞击体的数目可能不止两个。在它西北偏北的方向上还有一个与其连成一线的椭圆形陨击坑，有力地说明这些结构是一列小天体碰撞的结果。 2010年8月4日“火星快车"拍摄到了这幅照片。图像中心位于火星东经$5 5 ^ { \circ }$、南纬$2 1 \, ^ { \circ }$处，图像所覆盖区域长133千米、宽53千米，其中可分辨的最小物体直径约15米。
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"title": "在中子星核心发现超流和超导物质"
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美 国宇航局钱德拉X射线天文台观测到了中子星温度的快速变化，由二此证明其内部含有超流和超导物质，这对于了解已知最高密度下物质的相互作用具有重要的意义。 这项发现源自对330年前爆发的超新星遗迹仙后A的研究。“钱德拉"对其中遗留下来的超高密度中子星的一系列观测显示，它的温度在过去的10年中下降了$4 \%$。尽管这个数字看上去很小,但其降幅却是剧烈的。中子星包含有可直接观测到的已知密度最高的物质。一茶匙中子星物质的质量就高达60亿吨。其核心压力之高，使得绝大部分的电子都被迫与质子合并成了中子。 理论物理学家提出了详细的模型来描述如此高压下物质的行为，其中就包括了超流的形成。超流性是指物质处于没有阻尼的状态。实验室中的超流体具有能爬坡的惊人特性。由带电粒子组成的超流体同时也是超导体，可以让电流不受阻碍的流动。 仙后A中子星的冷却可以用最近100年里其核心中子超流的形成来解释。理论预言，由于中微子大量形成并随即逃逸带走能量，在向超流状态转变的过程中中子星会经历一个明显的降温阶段。这一过程会持续几十年，然后趋缓。与地球上接近绝对零度才会出现的超流性不同，因为粒子通过强核力作用，故中子星发生超流的温度在5亿～10亿℃之间。 个钱德拉X射线天文台和哈勃空间望远镜拍摄的超新星遗迹仙后A及其中央中子星的概念图。版权：X射线:NASA/CXC/UNAM/loffe/D.Page，P.Shternin等人;可见光:NASA/STScl;插图：NASA/CXC/M.WeisS。 个“火星快车”拍摄的椭圆形陨击坑。版权：ESA。 个火星勘测轨道飞行器观测到的含有碳酸盐的区域。版权：NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona。
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{
"title": "火星上被埋藏的二氧化碳"
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美 国宇航局火星勘测轨道飞行器对多个陨击坑暴露出的地下5千米或者更深层物质的观测发现了碳酸盐矿物，这也许将为曾经极为浓密的火星大气是如何变得现在这么稀薄的提供一些线索。 这并不是第一次在火星上探测到碳酸盐。但是和过去的发现相比,它们却和火星上“失踪"的碳极为相关。如果深埋于地下的碳酸盐矿物层是广泛分布的，那么它们可能暗示着占据火星远古浓密大气主导的二氧化碳转变成了碳酸盐矿物。 火星的惠更斯盆地抬升了深藏于地下的物质，在其边缘撞击事件则把这些物质暴露了出来。火星勘测轨道飞行器上的小型火星勘测成像分光仪在高分辨率模式下的观测在这一地点发现钙或者铁碳酸盐的谱特征。在低分辨率模式下发现了粘土矿物之后，又对其进行的细致探测在它的附近也发现了碳酸盐。这两类矿物通常都是在湿润的环境中形成的。 此类碳酸盐和大型撞击结构的协同出现说明，碳酸盐被数千干米的年轻岩石所掩埋，这些岩石来自火山溶岩流和附近撞击产生的溅射物。在距惠更斯盆地 1,000 千米的地方也发现了同类型碳酸盐和粘土矿物。它们与火星大气中的二氧化碳和古代水体发生相互作用继而消失的猜想相符。如果能在其他区域找到类似沉积物将会进一步支持这一观点。 （责任编辑李鉴） 太阳系外行星的探测无疑是最近十几年间最热门的天文学领域之一。其实，早在三百年前，荷兰著名科学家克里斯蒂安·惠更斯(ChristiaanHuygens）就曾想到过，如果夜空中的繁星都是远方的太阳的话，那么它们周围也应该有行星存在。但惠更斯很快就意识到，以当时的技术水平远远无法满足这一观测需求。一直到1992年，人类才通过射电望远镜发现了第一颗系外行星，而令人惊饦的是,这是一颗环绕毫秒脉冲星$( \mathrm { P S R } 1 2 5 7 + 1 2$ )的行星，它的成因可能和主序星周围的行星有着天壤之别。1995年，瑞士日内瓦天文台的米卡尔·梅耶(MichaelMayor)和狄德勒·奎罗兹(DidlerQueloz)宣布,通过法国中南部上普罗旺斯天文台的1.93米望远镜观测飞马座的飞马51（Peg51），发现这颗距离我们很近的类太阳星周围存在轨道周期为4.23天的行星。这是人类在光学波段发现的第一颗系外行星。
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"title": "系外行星的观测方法"
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探测系外行星最直接的方法就是对行星拍照。但是行星本身并不发光，只反射恒星的星光。所以，行星的光度由反射的恒星光多少来决定。这主要取决于两个因素：一是行星本身尺寸的大小,尺寸越大反射的星光就越多；还有就是反射率的大小,反射率大的天体本身吸收的少，向外反射的多。理想状态下的反射天体就是把接收到的星光原原本本地再反射回去。但即使如此，由于体积与恒星比起来还是太小，所以，行星的光度往往要比恒星小几个数量级，这就会对行星直接成像造成困难。而更困难的是，行星的身边就是恒星，这些小不点往往完全被淹没在恒星的光辉里。这点大家很容易想象，就如同一盏很亮的灯旁边的萤火虫，想直接用眼睛看到它是非常困难的。好在最近几年，随着近红外波段的自适应光学、光干涉、星冕仪等技术的出现与应用，人类已经在这一领域迈出了步履螨珊的第一步，可以对某些系外行星直接成像了。 除了直接成像，探测系外行星的方法还有很多种，到目前为止，在地面上最常用的是视向速度法。我们上面提到的飞马51就是通过视向速度法发现的。当行星围着恒星转的时候，恒星本身也在围着它们的公共质心旋转。恒星旋转的幅度大小和与行星的质量比有关，这个数值越小，恒星的运动越明显。比如，在太阳系里，由地球引起的太阳运动速度的变化为10厘米/秒，而比地球重三百倍的木星引起的太阳运动速度的变化为12.5米／秒。所以，如果恒星的转动平面与我们的视线不垂直，只要能测量到恒星在视线方向的速度变化，就可以判断其周围是否有行星存在。测量视向速度的方法就是在望远镜的出瞳装上高分辨率的摄谱仪，拍摄恒星谱线的位移。如果行星存在，则恒星的谱线时而向红端移动，时而向蓝端移动。视向速度法在系外行星探测的初期起着举足轻重的作用，这种方法更倾向于发现质量大而距离恒星近的行星。当前，在视向速度领域规模最为宏大的搜寻项目是欧南台的高精度视向速度行星搜索计划（HighAccuracyRadial-velocityPlanetSearch,简称HARPS)。 视向速度法并不适用于恒星绕公共质心的旋转轨道与视线垂直这一情况。这个时候，合适的方法是天体测量法，也就是寻找恒星公转在天球上的投影。如果恒星的轨道与视线垂直，投影就是个小圆；如果与视线平行，投影是一条短线；二者之间的情况则为椭圆。只是由于行星相对恒星的质量太小，使得这一探测非常困难。天文学家们寄希望于下一代的天体测量卫星，如欧洲的“盖亚”（GAIA）,能够探测到部分近邻恒星的这一现象。 还有一种利用引力寻找系外行星的方法，就是微引力透镜法，只是这种方法利用的是行星对背景恒星的影响。我们先来了解一下什么是引力透镜。从字面上理解，引力透镜就是在我们与目标天体之间，存在有另外一个天体，该天体的引力会放大背后天体的光，类似于放大镜的作用，所以就叫引力透镜。引力透镜最早从星系天文学、宇宙学等领域发展起来，最近十几年风光无限。在这些领域里，充当透镜体的都是星系甚至是星系团,研究的课题包括高红移星系、宇宙的大尺度结构、暗物质的分布等。如果把透镜体换成是银河系中的恒星，则就是微引力透镜，因为相对于前面所列举的透镜体来说，恒星实在是太小了。微引力透镜的研究现在也是越来越热，比如用微引力透镜技术寻找银晕中的暗天体（是重子暗物质的组分之一)等等。充当微引力透镜体的恒星会放大背景天体。而如果透镜体的周围存在行星的话，并且行星运行到与恒星的投影距离为一个特定的范围时，背景天体的放大率会被改变，这就是微引力透镜法寻找系外行星的依据（图1)。这里要强调的是（也是部分文章中容易误解的一点），微引力透镜法寻找的系外行星是透镜体周围的行星，而非背景天体周围的行星。 图1，通过微引力透镜法寻找系外行星示意图。横坐标是时间轴，纵坐标是背景天体的被放大率。如果充当透镜体的恒星边上有行星的话，则被放大的背景天体的光变曲线上会有一个突出的小峰。（NASA） 上面的方法都利用了行星对恒星的引力影响。如果行星的公转轨道与我们的视线几乎平行，那么当行星洽在我们与恒星之间时，它就会遮挡住一部分的恒星星光，此时的高精度测光就会发现恒星的辐射流量发生变化，这就是凌星法。相信很多爱好者都看到过2004年的那次金星凌日（水星凌日更常见一些。另外题外话预告一下，下一次金星凌日将于2012年6月6日出现，再下一次要到2117年了）：金星如一个小黑点在日面上通过。这个过程类似于日食，只是月亮距离地球太近了，导致整个太阳都被遮住了；而金星到地球的距离远，视角小,所以它只能遮住太阳表面非常小的一部分。利用凌星来探测系外行星的依据就是如此：望远镜町着目标看，如果有凌星的话，恒星的辐射流量会有周期性的微小下降（图2)。假如从遥远的太空来看地球凌日，那么这一现象会导致太阳的流量下降大约万分之一；而木星凌日会导致太阳的流量下降百分之一。我们将要介绍的两个空间设备（本期和下期)的主要目的都是观测系外行星的凌星现象。在太空中观测不受地球大气的影响，测量精度会更高。另外，需要注意的是，其他一些因素也可能引起恒星辐射流的周期性 图2，通过凌星方法寻找系外行星就是在高精度测光的情况下看恒星的光变。图的下半部分是恒星的光变曲线，由于行星的遮挡会导致流量下降。（CNES/CoRoT) 变化，如星震、黑子等现象，这些都需要后续的检验来区分。区别方法之一，就是凌星会使得恒星辐射流整体下降(不会只挡着红光或只挡着蓝光），而不会导致恒星颜色的变化。
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"title": "CoRoT简介"
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对流转动与凌星探测器（ConvectionRotationand planetaryTransits,简称CoRoT,汉语常翻译为“科罗”或“科罗塔”，图3)是世界上第一个专用于寻找系外行星的天文卫星。另外，除了凌星的探测外,CoRoT还兼顾星震学的研究。本刊过去曾对CoRoT做过多次介绍（见2008年第二期，2009年第三期等），有兴趣的读者可以翻阅。 图3，在地面接受检测的CoRoT，太阳能电池板已经打开。(CNES/CoRoT) 在法国，观测系外行星凌星的最初想法出现于1993年。1996年底，法国空间研究中心（CentreNationald'tudes SpatialeS,简称CNES)正式提出了CoRoT的概念，目的是通过空间观测来发现系外行星的凌星现象。之后，巴西、欧洲空间局ESA等国家与组织也参与到该项目中来。法国方面希望本世纪初的时候就可以发射这颗卫星，因为他们已经获悉了美国也有一个探测系外行星的项目（见下期），而且规模比法国的要大得多。法国人自然不希望自己的卫星一出世就生活在美国人的阴影下。但可惜的是，该卫星的立项论证及各项行政手续耽搁了不少时
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"title": "MATEUR ASTRONOMER"
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间，导致发射日期后推。所以，曾有法国科学家在学术会议上抱怨,是那些愚蠢而自负的政客拖延了CoRoT的升空日期。或许是不幸中的万幸，美国用于搜寻系外行星的天文卫星也由于一些原因导致项目延期，所以CoRoT还是能够在太空中独立运行了两年半之久。2009年的一次会议上，有法国人自豪的称CoRoT是太阳系外行星探测的真正先驱，而美国的项目要归入第二代了。 对于法国来说,CoRoT算得上是一个中型的空间项目,不算后期的运行费用，各方的投资总额超过1.5亿欧元。卫星总长4.1米，发射重量630千克，其中的科学载荷重300千克。科学部分的主体是主镜口径27厘米的望远镜，观测波段从3700埃到$9 5 0 0$埃附近。该望远镜的镜筒很长，视场也很大，有$2 . 8 \! \times \! 2 . 8$ 度。望远镜视场的一半用于系外行星的探测，另一半用于星震学研究。望远镜的焦面上有两个相机，每个相机包含两块大小为$2 0 4 8 \times 2 0 4 8$的CCD,CCD的单个像元对应于天空中的2.32角秒。每个相机的两块CCD分别用于系外行星和星震学的课题。其中，用于系外行星研究的探测元件前面有用于分光的棱栅，目的是为了验证所观测到的恒星亮度变化是否是由于行星凌星引起的（凌星引起的不会导致颜色变化，见上文）。 为了节省发射费用，法国方面希望用俄罗斯的火箭发射CoRoT。最初的发射地点选在了莫斯科北边的普列谢茨克航天中心（PlesetskCosmodrome），后改为哈萨克斯坦的拜科努尔（BaikonurCosmodrome）。2006年12月27日，世界时下午两点，俄罗斯的联盟火箭(Soyuz)将CoRoT送入太空（图4)。升空后的CoRoT运行在高度近九百千米的极轨（但不是太阳同步轨道)上。经过一段时间的调试，CoRoT从2007年2月3日开始正式的科学观测。CoRoT原先的设计寿命只有两年半,现在属超期服役。 图4，整装待发的“联盟”火箭，本图是CoRoT即将升空前所拍摄。(CNES/CoRoT)
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"title": "CoRoT的科学成果"
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从卫星的名字就可以看出来，CoRoT的主要科学目的有两个，一个是星震学的研究，一个是系外行星的探测。星震学和凌星的主要技术手段都是高精度的测光，它们之间的设备往往是通用的。所以将这两个科学目标融入到一个空间项目里并不矛 盾。比如我们上期讲到的加拿大的MOST卫星，是一颗专用于星震学的航天器，但其实它在系外行星方面的产出也不少；而下期将说到的美国的系外行星探测卫星也有星震学方面的涉及。在本文中，将不介绍CoRoT在星震学上的成果,对此方向感兴趣的读者可参考相关的文献。 与MOST 的运行方式相似,CoRoT也是在一段时间里町着一块天区看，寻找天区里恒星的细微光变（图5）。CoRoT的观测天 图5,CoRoT发现的第二颗系外行星。这是一颗热木星，质量为木星的3.31倍，直径接近木星的1.5倍。（CNES/CoRoT） 区主要分布在麒麟座和长蛇座的尾部，这些地方的银纬很低，恒星很密集。在监测天区里会出现大量的周期性光变天体，科学家们首先要排除掉那些明显不是凌星的（比如掩食双星等），然后再对候选天体做排查。排查过程包括动用地面望远镜做重点观测，如做视向速度的测定等等。最终，科学家们会从大量的数据里确认哪些是真正的凌星现象，并导出行星的各项参数，如轨道半径、周期、质量等。CoRoT数据的后续验证过程是相对比较缓慢的，如今已经确认了的凌星事件有十几个（图6)。 图6,CoRoT发现的部分系外行星。横坐标表示公转周期的长短。图中每个星体上标注了编号、半径、和以天为单位的公转周期。(CNES/CoRoT) 在这些被发现的天体中，质量最大的是$\mathsf { C o R o T \! - \! E X O \! - \! 1 5 b }$它比木星至少重了60倍，大约相当于太阳质量的$6 \%$。这个天体是一个名副其实的褐矮星。褐矮星因为质量太小，核心区域无法发生氢聚变为氮的核反应。比 CoRoT-EXO-15b小一点的是CoRoT-EXO-3b（图7)。这是一个让天文学家头痛的天体，它的大小与木星相仿，但质量却是后者的21倍。$\mathsf { C o R o T } \! \! - \! \! \mathsf { E X O } \! - \! 3 \mathsf { b }$恰好落在褐矮星与行星的分界线上，关于它的具体归属还有争议：既有观点认为它属于一类新的褐矮星，也有观点认为它本质上还是一颗巨行星。CoRoT-EXO-3b的母恒星比太阳略大一点，公转周期4天6小时。 图7,CoRoT-EXO-3b与太阳和木星的对比。（CNES/CoRoT） CoRoT新发现的天体中，质量最小的是CoRoT-EXO-7b（图8）。该天体距离我们大约490光年，直径可能不足地球的1.6倍，是当时发现的最小的系外行星。不同课题组测得的CoRoT-EXO-7b质量有差异,最小的为3个地球质量，最大的为8个地球质量。像$[ \phantom { } \! \! \mathsf { O R O } \! \! \! \uparrow \! - \! \! \mathsf { E X O } \! \! - \! \! 7 \! \, \! \! \mathsf { b }$这样大小的天体也被称为超级地球，它们很有可能是岩质行星，而非像木星、土星那样的气体行星。但是$[ \phantom { } \! \! \mathsf { O R O T } \! - \! \! \mathsf { E X O } \! - \! \! 7 \mathsf { b }$的公转周期非常短，每二十个小时多一点就会绕着它的母恒星转一圈，这也说明了它的公转半径非常小。$[ \mathrm { O R O } \top - \mathrm { E } \times \mathrm { O } - 7 \mathrm { b }$的母恒星是一颗比太阳略红的类太阳星，质量相当于太阳的$9 0 \%$，直径相当于太阳的$8 2 \%$。而$[ \phantom { \eta } \! \! \! \nabla \! \! \cdot \! \! \! \nabla \! \! \cdot \! \! \! \nabla \! \! \cdot \! \! \! \nabla \! \! \cdot \! \! \! - \! \! \! \nabla \! \! \cdot \! \! \! \nabla \! \! \cdot \! \! \! - \! \! \! \nabla \! \! \cdot \! \! \! - \! \! \! \nabla \! \! \! \cdot \! \! \! \nabla \! \! \cdot \! \! \!$距离其母恒星的距离仅相当于4倍的母恒星半径。与太阳系内的天体做个对比：日地距离相当于太阳半径的两百多倍，即使距离太阳最近的水星，公转半径也相当于八十个太阳半径。距离恒星这么近，导致$[ \mathrm { O R O } \, ] \! - \! [ \mathrm { X O } \! - \! 7 \mathrm { b }$上面的温度超过一千摄氏度。所以，科学家们猜测$C O R O T - E X O - 7 0$是一个熔岩覆盖的世界，连从它的天空中下的雨都是熔融的岩浆或者铁水一类的东西。虽然 图8，关于CoRoT-EXO-7b的太空美术画，左下方是它的母恒星。由于二者距离很近，恒星的潮汐作用会使得CoRoT-EXO-7b永远只有一面朝着它的太阳，而另一面终年不见阳光。这一点和月球很像。远处背景的小天体是地面望远镜在确认CoRoT-EXO-7b的过程中发现的该系统中的另一颗行星。（CNES/CoRoT） 环境这么恶劣，但毕竟CoRoT-EXO-7b是第一颗发现的与地球相似的系外行星。这至少说明了在太阳系以外，确实还有类地行星存在。 CoRoT-EX0-9b（图9）于2008年5月16日被发现，距离我们大约1500光年，它的尺度与木星相仿，直径是木星的1.05倍。它的质量也与木星差不多，大致上相对于后者的$8 5 \%$。CoRoT-EXO-9b上面一年相当于地球上的95.274天，这意味着它的轨道周期要比水星还要长一点。所以，它也是当时通过凌星法发现的公转周期最长的行星。CoRoT-EXO-9b的轨道椭率不大，近于圆形。而且，其母恒星的温度要比太阳低一点。所以,天文学家推断这颗行星的表面温度应该在零下25摄氏度到零上160摄氏度之间。CoRoT-EXO-9b极有可能是与木星、土星相似的巨型气态行星，这也是人类发现的第一颗与太阳系行星相似的天体（要知道过去发现的大量热木星的表面温度太高了）。但是作为一颗巨大的气体行星，CoRoT-EXO-9b本身并没有坚硬的固体表面，所以并不适合大型生物的生存。不过，想像力丰富的科学 图9,关于CoRoT-EXO-9b的太空美术画，图中的恒星和行星按照比例绘制。（CNES/CoRoT） 家们并没有放弃对它的继续探索，他们想到了CoRoT-EXO-9b的周围是否有适宜居住的卫星，例如像土卫六那样的，那里或许有生命、甚至智慧生物存在。这一点无疑会让人联想到《阿凡达》里的潘多拉（根据视向速度法的观测，半人马$\upalpha$附近没有气态巨行星的存在，故而也不会有环绕巨行星的潘多拉星。要寻找潘多拉,只能探索其他的恒星了）。 CoRoT发现的天体中，还有一颗特别的，就是$\mathsf { C o R o T { - E X ^ { - } } }$ 0-11b。这颗行星本身是一个普通的热木星，质量为两倍木星，三天就公转一圈。在众多的热木星里并不起眼。但它的母恒星非常特殊，作为一颗晚型恒星，其自转非常快，转一圈只需要两天时间，而太阳的赤道地区转一圈要25天，极区附近要35天。快速自转会导致恒星的谱线变宽，所以很难通过视向速度法搜寻这些天体边上是否有行星存在。而凌星法对此不敏感，这也是为什么要发展不同的系外行星探测技术的原因。 可能不久之后，CoRoT的空间任务就会结束，但对它的数据进行后期处理还要一段时间。所以，可以想见的是，未来几年里，CoRoT依然会给我们带来不少关于遥远行星的发现。A (责任编辑李鉴) 2011年2月16日和3月9日先后两次次爆发×级别（最高级别)太阳耀斑。耀斑和日冕物质抛射是最常见的太阳活动现象。日地空间物理学家提示，大约在2013年前后，太阳黑子第24周峰年将至。在太阳活动最高峰期间，地球会较多出现地球磁暴、电离层暴等现象，太阳大耀斑和日冕物质抛射会扰动地球磁层、电离层，对空间及地面应用系统、卫星航天活动、输电系统、输油（气）管道以及无线电通讯造成影响。作为灾害性空间天气的一种重要起源一一太阳耀斑和日冕物质抛射，一直是日地空间物理学家关注和研究的热点，作为空间天气的最直接表现的层次一一近地空间环境，随着地基探测手段的不断建立和完善己成为日地关系链研究中的一个重要方面。
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"title": "空间天气纵横谈"
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预防新一轮太阳风暴袭地球 题图：狂躁的太阳与地球空间，场太阳风暴将冲击地球磁层。 口闻科明 美国科学家警告2012年地球可能遭遇百年未遇的“超级太阳风暴” 据新闻媒体最近报道，格林尼治时间2011年3月9日23点23分（北京时间3月10日7点23分）,太阳表面再次发生一次强耀斑爆发。在地球轨道运行的卫星测量结果显示，这是一次X1.5级的爆发事件。爆发位置位于太阳黑子1166群。美国宇航 2011年2月24日太阳耀斑爆发并伴有巨型日出现 局的太阳动力学天文台（SDO)记录下了此次爆发产生的强烈紫外辐射和物质抛射过程。美国空间环境服务中心把太阳X射线耀斑分为 A、B、C、M、X 五个等级，即以波长范围 1 到 8 埃的较软 X射线通量的峰值来分级,每个等级又划分为1~10级，在每个太阳活动高峰期，都会发生10个左右的X9级以上的极大耀斑。历史上最大的一次耀斑曾高达X2.8级。在近4年没有X级耀斑事件之后，太阳最近在不到一个月的时间内连续发生两起X级爆发事件，上一次发生在2月15日。据2011年2月24日媒体报道，太阳上发生了一次大耀斑爆发，并伴随一个巨大的日。尽管这次耀斑爆发不是最剧烈的一次，太阳仍然向太空释放出一股强大的等离子流。这次事件整个过程被美国宇航局的“太阳动力学观测卫星"（SDO）所记录，美国宇航局代表在一次新闻发布会上说，同时出现的日非常巨大，日的部分物质冲入了太空，而另外一部分则落回了太阳表面。 “太阳风暴”是媒体约定俗成的一词，指的是太阳黑子活动高峰期的剧烈爆发活动，通常每隔11年就会进入一个太阳风暴的活跃期。太阳风对人们的日常生活直接影响并不大，它的危害主要涉及通信、导航等。太阳活动无疑会对地球空间环境有巨大的影响，但也并非像有的人所描述的那么可怕之极。 美国国家科学院2009年在一份特别报告中提出，2012年太阳将进入新一轮活跃期，地球可能将面临一场“超级太阳风 美国科学家2009年10月对第24周太阳黑子数的预报示意图 太阳合成图像。近年观测到的太阳黑子及所暗示的磁场结构 暴”的袭击。美国一些科学家警告说，地球有可能遭遇一次百年未遇的“超级太阳风暴”，由于可能出现的大面积停电，文明社会可能会一度陷入混乱状态，例如地球上许多地方的电网可能被超级太阳风暴摧毁；随后，所有手机网络瘫，互联网也将崩溃；没有任何信号的电视机也将形同废物，而收音机将只能听到一连串的静电噪音。 按照美国国家空间天气计划的定义，空间天气指的是太阳上和太阳风、地球磁层、电离层和热层中能影响空间和地面技术系统的运行和可靠性，以及危害人类健康和生命的状态。简而言之，空间天气（spaceweather）是指空间环境中灾害性天气状态、条件和事件。空间天气剧烈变化的源头是太阳活动及与其相关的地球物理效应，其中包括太阳耀斑爆发活动、太阳风暴、磁暴、磁层亚暴、电离层暴和粒子暴等。由于日地空间环境是由太阳日冕、行星际和地球空间共同构成，因此太阳的任何一个活动如太阳黑子、耀斑、日冕物质抛射等都会造成空间环境的剧烈变化。
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{
"title": "太阳活动与空间天气变化"
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天文学家通过多年的观测，发现太阳黑子数量存在大约11年左右的周期，黑子的“存活“时间为几天到几个星期不等。每个周期开始的时候，太阳黑子在太阳表面的中纬度出现（平均约35度），随后出现的黑子位置逐渐靠近赤道最终到达纬度约5度的地方。在前一个周期的黑子将要完全消失的时候，下一周期的黑子又在中纬度开始出现。研究表明太阳黑子与太阳磁场密切相关。太阳上所发生的一切现象都影响着地球附近的空间环境，也 太阳爆发日如巨蛇狂舞。2010年2月6日，长长的环状等离子体如巨蛇般在爆发的太阳盘面周围飞舞，美宇航局太阳动力学观测卫星(SDO)恰好捕捉到这一壮观场面。日面上较暗的环状物被称为“暗条”，系日在日面上的投影。它是温度相对较低的气体团，在磁力的作用下悬浮于太阳表面。据美宇航局科学家介绍，照片中的暗条逐步演变，变得越来越长,在被拍到以前,其跨度接近于 62.1万英里(约合 100 万千米)。 必然影响着现代人类社会的日常生活和发展，而太阳磁场剧烈变化和物质抛射是空间天气的重要组成部分。在太阳活动峰年期间，太阳大耀斑等爆发事件发生频繁，强度通常也剧烈得多，令人费解的是，在太阳活动峰年和低年期间一般可见光辐射并没有显著的变化。 空间天气又被称为空间环境(space environment），一般是指围绕地球受地球磁场、引力场和电磁辐射等所控制的空间范围内的环境。一般在发射人造地球卫星、宇宙飞船等航天器之前,除了要关注相关的天气预报( weather forcast)信息,还需要关注空间天气预报(space weather prediction)。地球的空间环境一般指从地球表面附近直至太阳大气的广阔空间。大约从距离地面上的50千米的高空开始，地球大气由于太阳极紫外和X-射线等辐射的作用，大气分子逐渐电离，电离程度随着高度的增加而增大，但离子和中性分子间仍然存在频繁的碰撞。这 区域涉及无线电波的传播，人们把这部分大气叫做电离层；在数千千米高度以上，由于大气十分稀薄且空气分子完全电离，电离成分的运动受地球磁场控制，这一区域称为地球磁层。在源于日冕的太阳连续微粒辐射一一太阳风的作用下，地球磁场连同它所控制下的地球磁层会整体发生变形，首先是向着太阳的一侧被压缩，背阳一侧则被拉长，磁层的边界是磁层顶，它分隔开了磁层和太阳风，空间探测表明，地球磁层的形状很象一颗拖着尾巴的彗星。此外，还有来自宇宙空间高能粒子（由地球辐射带和宇宙线构成），还有来自太阳系的流星体，以及人类航天活动产生的空间碎片。事实上，在上述这些环境因素里面，对空间天气影响最大的是太阳。 多年的空间探测结果表明，日一地空间环境由太阳不断不断向外输出的巨大能量和物质（包括不同波长的电磁辐射、带电粒子和等离子体），与地球的大气和磁场相互作用而形成，它可分为五个不同物理性质的区域：即位于距离地面20~30千米以上的中高层大气、电离层、磁层、行星际太阳风和太阳大气。它们之间相互紧密联系，成为一个有机的耦合系统一一日地空间环境。日一地空间无疑已经是现代人类生存发展的重要活动区域，一方面，卫星、通信、导航、气象、资源、海洋利用和减灾防灾等领域都因它而获益：另一方面，由于突然剧烈的太阳活动产生巨大能量和物质抛向地球，引起空间环境发生灾害性空间天气变化，已经对高技术系统和国防安全构成越来越严重的威胁。 据有关研究认为，运行在大约400千米左右高度的低轨卫星，很容易受到空间天气变化的影响，据统计，40%的航天故障都由空间天气变化引起。空间天气还严重影响通信、导航和定位，定位精度通常在10米左右的民用GPS也可能由于电离层扰动出现几百米的误差。但是，对此类事件进行准确预测、预报仍然距离人们还十分遥远，正如美国国家海洋与大气管理局空间气象预测部门主管罗德尼·威利克（RodneyViereck）所说，“我们预测空间气象的水平就像50年前的天气预报员。” 随着科学技术的发展和人类对自然认识的深化，日地空间领域已经成为人类活动的重要环境。许多地面技术系统可利用这一空间环境或受到它的影响，例如通信、导航，以及对电磁环境敏感的一系列现代技术。因此，这一空间环境及其变化已经成为现代国民经济，国防技术和科学研究等方面关注的重要问题。从上世纪90年代后期开始，空间天气研究迅速成为国际科技活动的热点和重大前沿领域之一。从目前发达国家美国空间天气研究计划来看，空间天气研究领域可分为三部分，即太阳/太阳风、地球磁层和地球电离层/热层系统。研究的重点是放在对预报空间天气变化起关键作用的物理过程方面，其主要涉及两大方面的问题，一是太阳风暴的形成、传播与演化；二是它吹过地球时所引起的空间环境的变化。
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"title": "空间天气变化引起的灾害"
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强烈的太阳大耀斑一旦发生，太阳上大量高能带电粒子和强烈的电磁辐射被抛射出来，如果正朝向地球的方向，将会影响地球空间环境，干扰地球磁场和高空电离层，使得短波无线通讯信号中断，军用、民用航空通信、全球定位系统信号、手机和银行自动取款机等都有可能受到干扰，影响人们的正常生活和生产 剧烈的太阳活动引发日地空间灾害性天气示意图 活动。太阳耀斑喷发的各种物质需要一到三天到达地球，例如高能质子只需要几个小时，而X射线和极紫外以光速传播需8分多钟就到达地球，这些物质和地球高层大气及地球磁场相互作用，强烈地影响近地空间环境，例如剧烈的太阳活动通常导致强地磁暴或电离层暴发生，地磁暴是地磁场在很短的时间内发生的剧烈变化。虽说扰动一般不会为大多数人直接感知，但时常造成空间灾害性事件。 空间科学家告诉我们，这些因空间天气变化引起的灾害性的事件大体可分为四类： 一、对人造卫星轨道和寿命的影响。太阳的极紫外线和太阳风的变化对于在500~800千米高度的地球中性大气的密度有着重要的影响。人造地球卫星的观测结果表明，,太阳活动的短期变化与大气密度有明显的相关性。大气密度的长期变化周期为11年，显然与太阳活动有关。大气密度的变化引起人造地球卫星轨道衰变率的变化，它直接影响到卫星的寿命，因为高层大气密度的扰动可造成卫星轨道的不规则摄动；在严重扰动条件下，局部高层大气密度可以增加百分之几十，使正在太空运行的人造卫星受到的空气阻力大增，从而显著缩短卫星的使用寿命。例如，太阳风暴曾经造成了举世闻名的“天空实验室（小型空间站，1973年发射）的提前报废。当时由于太阳耀斑活动突然强烈增加，导致地球大气层的温度骤然升高，高层大气密度的增加，因空气阻力大增严重影响了“天空实验室”的运行轨道，1979年7月11日,它在其绕轨道飞行了 3.1万圈之后被迫坠毁,本来人们预计它应当在轨道上安全运行至少10年。 二、对人造卫星电子系统的影响。中高层大气、电离层这些区域是人造卫星、航天飞机与空间站飞行的地方，而它们常常是 灾害性空间天气的直接发生地。灾害性的空间天气不仅会导致高层大气的密度变化，还使得带电粒子能量加强，特别是发生地磁暴时，区域的电子和离子的能量增加。而这些对于人造卫星和飞船都是有致命危害的。在电离气体中运行的人造天体在和环境电位平衡时带有负电位，出现强烈扰动时，电离气体的平均温度大大升高，可使卫星表面充电高达上万伏并在某些尖端和间隙处发生放电，严重干扰电子系统的正常工作；来自太阳或其他来源的能量很高的带电粒子可穿透至卫星内部，并沉积在某些计算机的大容量存储芯片中，这种沉积电荷导致存储单元极性反转造成计算机存储数据错误或程序工作紊乱以至死机，即所谓单粒子反转事件。在1989年3月的大地磁暴期间，美国海军的四个航海卫星在一个多星期的时间里中断了服务。资料显示，在人类开展四十多年的航天活动中间，由于空间环境造成的这种卫星的故障达到百分之三、四十，也就是说百分之三、四十是由于太阳的干扰造成损害。1997年1月6日至12日期间，美国一颗保险寿命为12年、价值两亿美元的通讯卫星，仅工作了3年便因当时恶劣的空间天气变化而失效。这一事件引起了美国政府有关部门、国际范围的日地物理学家和有关的卫星专家的广泛关注。 三、对无线电波传播的影响。从距地面60千米左右起，一直到几干千米的大气外缘，存在着能反射无线电波的电离介质一一电离层。电离层的起因主要在于太阳的远紫外线和X射线的作用，使大气的中性气体分子或原子电离成电子、正离子和负离子。电子浓度随高度而变化，又可分为几个分层：60~90千米高度为 D层,电子浓度很低,每立方厘米约1000个电子,但中性分子浓度大;85~140千米高度为E层140千米以上为F层。地面的全球中、短波通信靠电离层反射而实现，卫星和地面之间的无线电信息和数据传输必须通过电离层，无线电短波是靠电离层的反射才传播到地球上很遥远的地方，一切地面和空中的雷达、导航和定位系统均无可避免的依赖电磁波,因此,对电波传播的影响涉及所有的现代信息系统。 太阳大耀斑发生后会很快使电离层中产生一系列现象，一般称为“电离层突然搔扰”，其主要表现为这样几种现象：例如短波衰退现象，太阳大耀斑发出的X射线使D层的电离度突增，这 时射向E层和F层并反射回地面的短波（10~15米）经过D层时受到强烈吸收，这是因为D层大气密度比F层大几万倍以上，电子和中性粒子碰撞的次数就多得多：电波经过D层时把能量传达给电子，然后电子因同中性粒子碰撞而失掉能量，这样电波就因损失能量而衰减，因而引起信号减弱甚至完全中断，D层电子数的密度增加越大，受衰减的频率就越高。此外，还有“信号突增”现象，太阳大耀斑发生时，短波被吸收，中波不变，而长波信号反而增强。这是因为耀斑发生时，D层电子浓度突然急剧增大，电波射入D层的深度很小，因而被吸收的少,这样,来自远方电台的靠D层反射传播的长波和超长波信号的强度便得到加强。2003年10月底，由于一场有记录以来最大的太阳耀斑爆发，致使瑞典南部的5万户居民短暂失去电力供应，并出现手机通讯中断现象。 简而言之，太阳风暴中的X射线以光的速度射向地球,X射线的增加会大大增加地球大气中电离层的电子密度，从而使短波无线电通讯受到严重干扰，甚至会导致短波无线电通讯中断。特别是太阳大耀斑爆发后，可造成电离层底部电子数密度突增，以及太阳质子事件时极区电离增强都强烈吸收电波能量而使短波通信中断，天电噪音干扰增加，电离层扰动期间总电子含量增加使电波传播时延增加，同时形成的不规则结构使高频信号幅度和相位不稳定（闪烁），极大地影响导航和定位的精度。 四、对地面管线系统（例如输电网、输油输气管道等）的影响。太阳爆发造成的全球性电磁环境扰动会使很多重要的地面技术系统受到破坏。由于地磁暴期间地磁场剧烈扰动，可产生感应电动势，在地球内和地面电力系统的导体中产生感应电流。由电磁学知道，当通过一闭合回路的磁通量发生变化时，会在回路上产生感生电流。而输电网正是这样一个闭合的导体回路。发生地磁暴时，穿过电网回路的磁通量发生了急剧变化，就在电网回路上产生了强大的感应电流。特别要指出的是，地磁暴在电网上产生的感应电流是大强度直流电，而电网传输的是交流电。这就在短时间内造成了输电网的失衡，导致某些输变电设备（例如长距离大输电网中的补偿器）的局部产生高热而断开，或因突然的电流中断产生的高电压会损毁输电系统中的关键设备。A （待续） （责任编辑李良） 低轨人造地球卫星受到剧烈的太阳活动引发空间天气变化的影响示意图，包括因阻力增加而降低轨道,甚至坠毁。
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"title": "信使号即将进入水星轨道"
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题图 信使号即将进入水星轨道 口博 引 2011年3月18日，美国信使号（MESSENGER）水星探测器将进行近水星制动而进入水星轨道，如果成功，它将成为世界第一颗水星探测卫星,对水星进行为期 1 年的科学考察。
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"title": "探测水星不容易"
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有人说,水星名不副实,因为它是太阳系中距太阳最近的行星，温度很高,所以上面根本没有水。但也有人认为，在水星极地永远照不到阳光的阴暗陨石坑深处,则很可能有结冰的水沉积物存在。因为水星距太阳最近，被太阳耀眼的光芒所笼罩,所以人们在地球上很难看清它的身影，只有在黎明时分或太阳落山时分，人们才可以用肉眼看到一个小亮点。还是由于水星离太阳很近，探测它十分困难，所以至今只有美国的水手10号和信使号探测器探测过水星。 1973 年 11 月 3 日发射的美国水手10号探测器是通过掠过的方式来探测水星的，所以无法像其他行星的探测卫星那样长期、全面、详细探测水星。水手 10号在1974年2月探测了金星之后借助金星的引力改变轨道,进入一条以176天为周期绕太阳飞行的椭圆轨道。这条轨道的近日点正好与水星绕太阳运行的椭圆轨道 的远日点相会，从而使水手10号可以每隔两个水星年就与水星周期性相会一次，即每隔约 6 个月能与水星靠近两次,直到姿态控制气体耗尽。水手10号于1974年3月29日、9月21日和1975年3月16日曾三次在日心椭圆轨道上和水星相遇，在这一过程中它对水星进行了探测。它们第一次相会是在飞经水星表面703千米内，当时水手10号及时拍摄了第一批水星照片，表明水星是一个布满大小环形山、外貌很像月球的世界。第二次相会距水星表面48000千米，第三次相会距水星表面 320千米。 即将环绕水星进行探测的美国信使号是于2004年8月3日由德尔他2号火箭发射升空的。它的发射质量 1100 千克，由推进分系统、热控分系统、姿态控制分系统、电源分系统、电子设备及天线和科学探测仪器组成,采用两种模式的液体化学推进系统来进行巡航和入轨机动，其中装有肼和四氧化氮推进剂的双组元主推进器用于在飞往水星途中和入轨过程中的大幅度路线修正机动，装有肼的16个小型单组元推进器用于在小的变轨机动或轨道保持时使用。推进系统与星体结构集成为一体，以节省质量。该探测器上共携带约600千克推进剂，占探测器发射总 打造信使号 组装完毕的信使号 对信使号进行上天前的试验 重的将近55% 水星上太阳的亮度比在地球上高出多达11 倍,表面温度可达到 450℃,所以设计信使号的关键是如何应对水星的高热环境。其热控分系统主要采用由大约材料制成的遮阳罩来遮护。它像一个盾牌,装在向阳的一面,以经受 900°C 以上的高温。探测器上多数的电子设备都在背阳的一面，并放置在接近室温的空间内。遮阳罩的设计者巴齐特尔( Bachtell)向自己的母亲求教了缝纫技巧后，用特殊工具把新研制出来的陶瓷隔热片切割成小块，再用包有聚四氟乙烯绝缘材料的玻璃丝把一块块隔热片缝合成遮阳罩。巴切尔说“如果没有这层保护层，高温将会把一切东西烤化。” 除了独具特色的遮阳罩，信使号还有许多引人注目的特点。例如,信使号的两翼就像两面镜子，人们甚至可以对着它们梳妆打扮。两翼由数千个小“镜子"组成,其中2/3的“镜子”用于反射水星附近的强烈阳光，剩下的“镜子”用于将阳光转化成电能。信使号内部有许多和电子仪器相连的排热管，一直通到飞行器外表。排热管一 般情况下都会打开，向外排放电子仪器工作中释放的热量。当信使号飞到水星和太阳之间的位置时，这些排热管将关闭,防止太阳释放的热量侵入探测器内部。水星解释说：“它基本上就是个热水瓶。”飞行6年半、80亿千米的时空距离对于信使号的制不好，信使号将无法按照需要进行探点的影响。测。 信使号星体结构主要由石墨环氧材料制成。这种复合材料结构不仅质量较小，而且具有足以耐受发射环境的强度。其姿态测量系统由几台星跟踪器和惯性测量单元完成，并用6台数字太阳敏感器4台加速度计；姿态控制由4个反作用动量轮和小功率推进器来完成。其电源分系统采用2个太阳电池翼和一组镍氢电池。其“中枢”是综合电子舱，舱中装有2台处理器。信使号主要通过其2副圆极化X波段相控阵天线来接收指令和发送数据，其上的中增益和低增益天线既可用于上行通信也可用于下行通信，通过上行通信向信使号发送控制指令。
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"title": "六大任务七大眼"
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信使号此行有6项任务：水星具有何种磁场特征？为什么水星的密度那样高？水星具有何种地质形成过程？水星核具有怎样的构成和形态？水星两极的异常物质是什么？水星表面有哪些不稳定物质对其外大气层的形成起了重要作用？为了完成这些任务，信使号携带了7台科学探测仪器。 其上的磁力计(MAG)位于3.6米长支杆的末端，用于测量水星的磁场，并搜索水星地壳被磁化的岩石范围。它将用4个水星年（每个水星年相当于地球上的88其确切的强度和其强度随位置、高度不同而发生的变化；它还能与高能粒子与等离 其上的射线与中子光谱仪(GRNS) 用于探测水星表面上放射性元素或水星表面元素受宇宙射线激发后而发出的射线和中子，从而确定不同元素的相对丰度，并有助于确定从未受到过阳光直射的水星两极区域是否有冰存在；它将在各种极区沉积物中探测氢的存在。 其上的X射线光谱仪(XRS)用于探测因太阳发出的射线和高能X射线撞击到水星表面元素所激发出的低能X射线，以测定水星地壳物质中各种元素的丰度。 其上的水星大气与表面成分光谱仪（MASCS）可以敏感从红外线到紫外线的光谱，用于测定大气气体的丰度和探测水星表面上的矿物质。 其上的高能粒子与等离子体光谱仪（EPPS）用于测量水星磁层中带电粒子（电 发射“信史号”水星探测器 2008 年10月6日,信使号飞越水星时拍摄的照片 信使号近距离拍摄的水星 信使号在接近水星时所拍摄的水星边缘。在这个炽热的不毛之地,能见到许多陨石坑，与月球相比，多数大小相同的陨石坑看起来似乎更浅一些。水星上相对较强的重力有助于将表面上较高的地形变得平坦 水星外逸层的成分和哪些过程向水星的稀薄大气提供了分子；认识水星极区沉积物的成分可澄清内太阳系中有哪些挥发性物质；它还和水星大气与表面成分光谱仪一起探测在沉积物上方的稀薄蒸气中是否有硫。 其上的水星双重成像系统（MDIS)由一台广角成像仪和一台窄角成像仪组成，用于测绘地貌，跟踪表面光谱的变化，并采集地形信息。它装在枢轴式工作台上，以便使该仪器指向科学家选择的任意方向。这两台成像仪相当于信使号的两只双眼。 其上的水星激光高度计(MLA)由一台激光器和一台传感器组成，其中的激光器向水星表面发射激光，激光被水星表面反星表面一次所用的时间，由此可以精确测绘制出水星表面的地形图。利用激光高度存在液态的外层和水星核的尺寸以及其中有多大一部分是固态的，了解水星核的状态有助于解释地球等类地行星为什么会产生磁场。 信使号还将进行一项射电科学（RS）研究，利用多普勒效应测量航天器绕水星运行时速度的微小变化，使科学家能够研究水星的质量分布，包括其地壳厚度的变化情况。 对于水星的密度和金属含量为何比金星、地球和火星高出如此之多这一谜团，现有三大解释理论，每项理论对水星号将通过测定水星表面的成分来确定其中哪项理论是正确的。比如，用X射线光谱仪和射线与中子光谱仪测量表面岩石中现有的元素，并确定其中是否缺乏挥发性元素，或者说本应富集于地壳中的元素是否很稀少。 通过信使号可进行多项水星地质研究，以确定其表面形成过程。如，用光谱仪确定构成其表面岩石的元素与矿物成分：用成像仪对水星整个表面进行立体拍摄，以确定该行星的全球地形变化和地貌；用激光高度计对北半球上进行更准确的地 厚度的局部变化。
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"title": "奇妙的借力飞越"
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信使号是通过借助地球、金星和水星的引力飞行6年多才准备进入水星轨道的。它一次飞越地球(2005 年7月)、两次飞越金星（2006年10月、2007年6月）、三次飞越水星（2008年1月、2008年10月、2009年9月），最终定于2011年3月18日进入环水星轨道。每次借力飞行都可以改变信使号轨道的形状、尺寸和倾角，以节省推进剂的消耗来减速，直到把探测器送入从绕太阳的轨道进入环水星的轨道。 在这项伟大的飞行计划背后有着个华人女性的多年努力，她叫陈婉妍（音直接飞到水星只要3个月左右，但如果这轨道需要消耗更多燃料，这意味着需要更世纪80年代发现，利用3个行星地球、金星和水星的引力来改变信使号的飞行轨道，可以使得这次水星探测成为可能。这也就是为什么信使号的飞行轨道如此复杂的原因。 飞行中如果发生故障，信使号可通过美国深空网与地面控制人员取得联系。如果遇到的是小问题，它甚至可以在与地面取得联系之前就可以自己关掉受影响的部件，然后恢复正常的工作；如果遇到的问题比较严重，需要进行修复，那么信使号会进入安全模式。在安全模式下，遮阳等待地面控制人员发出修复指令。 为了验证以前的观测数据，在飞越金星过程中，信使号曾对金星外大气层进行可见光和近红外成像：监测金星磁场和带电粒子，了解太阳风的加速离子特征；测量金星的紫外－可见光谱，观察到金星外大气层成分的变化情况。 信使号已三次近距离从水星表面飞越，每次飞越后约两个月，探测器都要做一次路线修正机动，调整其轨道，第三次飞跃后使其最终能够进入环水星轨道。在三次飞越水星的过程中，信使号对水星全 场景，并对其表面成分、大气成分和磁层进行了测量，所获数据是人类在30多年间得到的首批来自水星的新数据，是对水星进行科学探测的前奏，对以后持续1年的环水星轨道的科学考察有重要的意义。美国宇航局希望在信使号绕水星飞行的一年时间里，完成对水星架构的研究、绘制水星表面的地图和磁场分布图、在水星表面的阴影处寻找冰存在的证据等等科学任务。美国华盛顿卡耐基研究所的科学家希恩·索罗门表示：“当上述都顺利完成之后，我们对于水星的认识将上升到一个全新的层面。”
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"title": "三次飞越有新知"
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信使号在3次飞越水星的过程中就取得了大量成就。例如，信使号第1次飞越水星时实现了人类探测器在最近33年来对水星的首次近距离观测，当时它与水星表面的距离一度仅有200千米。2008年7月3日，美国发布了信使号2008年1月第1次飞越水星所得观测数据的分析结果，揭开了天文学界多个长期探索的谜题，为证明这颗行星上平坦的平原是由远古火山活动形成，并不是太空岩石撞击的产物的说法提供了证据。 美国水手10号曾于1975年拍到水星平坦表面的图像。一些科学家当时认为，水星平原可能也像月球平原那样，是受撞击后被“轰”出来的。但也有科学家认为，水星平原源于火山喷发。由于水手10号发回的图像上并没有火山口或者其他的火山特征，这一争论一直未有定论。而根据信使号测量到的水星表面反射率、颜色变化等数据以及高分辨率图像，科学家在水星一处盆地周围发现了火山口存在的证据，证明导致水星平原形成的因素中，火山作用是最重要的因素之一。 水星质量的60%都来源于铁，但信使号却发现水星表面矿物中铁的分布却相对较稀少，而且其地壳和地慢中很可能也是这种情形，所以高密度的水星表明其核心含铁量很高。这一点可能与太阳系内的其他行星不同，造成这一现象的原因还有待信使号的进一步探索。 第一次飞越水星时信使号发现，科学家十分感兴趣的水星磁场源自水星外核位置，核的冷却收缩过程为磁场提供动力。研究证实，水星地核有熔岩，反映它跟 我们居住的地球很相似，令人相信水星可以用作研究地球远古的活动和外貌。 信使号发回的一组水星表面照片让水星表面上出现许多悬崖和断层。信使号2011年进入水星轨道后可更近地察看这些悬崖。 飞越水星时信使号还调查了其磁场和磁气圈，结果表明，像地球一样，水星也有较大的两极磁场，但没有地球磁场强大；水星的磁场和太阳风间存在强烈的相互作用，这种情况引起的超动力能交换，大约相当于地球上的100座中型发电站输出的能量。 信使号第二次飞越使科学家第一次窥见了水星西半球的真面目，由此发现这颗行星的磁场是高度对称的，有望揭开更多的水星之谜。信使号首席科学家说：“整理这些数据，并将它们进行对比后，我们将第一次拥有水星的全球景观图。” 在第二次飞越中，信使号的速度达到 月29日公布了信使号探测器10月6日第二次飞越水星的观测结果，水星上很多人类以前从未观测到的表面得以露出真水星数据。 2009年9月29日，信使号探测器完成了第3次，也是最后一次飞越水星任务。它成功地拍摄了水星表面一些以前从未被观测过的地方，使得水星表面被测绘面积扩大到98%。；在水星上发现了季节变化的迹象，并在这颗行星的表面发现了含量较多的金属元素铁。水星在围绕轨道运行期间，大气受到季节影响，了解这些季节性差异，将有助于科学家了解水星表面物质是如何丧失的，以及这颗行星表面是如何随时间发生变化的。这次飞越水星，还为科学家提供了这颗行星表面特定元素数量的数据。长期以来，科学家认为水星表面缺少铁和钛等重金属元素，认为水星是太阳系里最致密的岩质行星。 2009年12月15日美国地球物理学 （责任编辑李良） 信使号飞越地球，奔向水星 极紫外波段太阳像呈现的活动周期
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"title": "太阳活动周期的起源纪念巴布科克模型提出50周年"
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口张长喜 2011年的春节刚刚过去，零星的鞭炮声还不时响起，人们还在回味着旧历年的欢乐与温馨，太阳突然间活跃起来，表面最多有5群太阳黑子。正月初十（2月12日）太阳表面南半球新浮现出编号为Noaa1158的黑子群。这个黑子群迅速发展，只2-3天的时间东西跨度就增大为约10个地球直径。它真是身手不凡，在正月十一（2月13日）便产生了本活动周期开始以来的最大耀斑，X射线级别为M6.6，该耀斑引起的射电爆发也创下了新的纪录。更引人注目的是，该群黑子在正月十三，又爆发了一个更大的耀斑,X射线级别达X2.0,X2.0级别的耀斑比M6.6级别的耀斑大一个等级，而且产生了朝向地球的日冕物质抛射，对地球 会有严重影响。 尽管本太阳活动周（第24周）是在经历了不寻常的长时间极小期和不寻常的极低水平后，于2009年底逐步向活跃状态发展，但从2011年春节后一段时期以及过去两年的情况看，太阳周期性的活动规律依然如故。太阳活动有约11年的周期,这一现象早在1843年就被德国天文学家施瓦贝发现。从那时起天文学家不断地探索太阳活动周期的规律，并探索这一现象的内在原因。1961年美国天文学家H.W.巴布科克首次提出了解释太阳周期性活动的经验性物理模型。之后天文学家进一步从理论上发展该模型，使得对太阳周期活动的本质有了深入的理解。 2011 年 3月 14 日太阳光球像 2011 年 2月17 日太阳色球像
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{
"title": "太阳黑子和太阳磁场的观测"
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太阳是太阳系的中心天体，给生活在地球上的人类带来温暖和光明。太阳是距离我们最近的恒星，与我们息息相关。因此自古以来人类就特别注意观察太阳及其运动和变化的规律。太阳黑子是太阳表面的主要活动现象之一，我国史书上有许多太阳黑子的观测记录。《汉书》五行志中所记载的汉元帝永光元年（公元前43年）四月某日“日色青白，亡影（无影）,正中时有景（影）亡（无）光。"这条记录称得上是世界上最早的太阳黑子观测记录。而《汉书》中另一条记载，“成帝和平元年（公元前28年）三月乙未，日出黄，有黑气，大如钱，居日中央。“这条记录应是确切无疑的黑子记录。当时世界上还没有天文望远镜，能够用肉眼直接看到的黑子应该是很大的黑子。 1608年生活在荷兰米德尔堡市的眼镜制造商汉斯制造成了世界首架光学望远镜。受此启发，1609年意大利著名天文学家伽利略制造成专门用于天文观测的望远镜。伽利略迅速利用自已制造的望远镜观测天体。首先对太阳、月亮和几个大行星进行了观测。从那时开始，对太阳黑子的观测成了天文学家的常规任务。积累了大量的太阳黑子观测资料，对太阳黑子的认识逐渐深入。认识到太阳黑子一般成群出现、较大的单个黑子本身一般由本影和半影组成等等。 尽管对太阳黑子有了大量的观测，对太阳黑子的形态、位置及运动有了较深刻的认识，但是太阳黑子本质是怎么一回事儿？天文学家还回答不上来。十九世纪和二十世纪初科学的发展，为解决这一问题打下了基础。1814年27岁的德国科学家和光学工程师夫琅和费研制成了世界第一台分光镜。他利用该分光镜发现了太阳光谱中574条暗谱线，被后人称为夫琅和费线。分光镜的研制成功使得天体的光谱观测得以实现。1896年荷兰31岁的物理学家塞曼发现了磁场中的光源发出的谱线会发生分 裂,这就是著名的塞曼效应。塞曼因此获得1902年的诺贝尔物理学奖。1908年美国威尔逊山天文台的天文学家海尔，利用45.7米高的太阳塔上的摄谱仪，在630.25纳米这条磁敏感谱线处观测太阳光谱，通过塞曼效应原理首次测得了太阳黑子的磁场强度。这时人们才恍然大悟，太阳黑子是太阳光球的强磁场区域。从此,太阳黑子的研究迈上了新的台阶,太阳物理的研究进入了新时代。
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"title": "太阳周期性活动规律的发现"
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谈到太阳活动周期，我们先说说它的发现。德国天文学家施瓦贝经过17年的长期艰辛观测，于1843年发现，太阳的年平 太阳黑子的本影和半影结构 均黑子数具有周期性的变化，变化周期约十年。他的这一观测结果当时并没有引起大多数天文学家的注意。但是瑞士伯尔尼天文台的沃尔夫台长对施瓦贝的发现非常感兴趣，从此他每天用望远镜仔细观测太阳黑子。不仅如此，他还搜集整理此前的太阳黑子观测资料。早至伽利略及其同时代观测者的太阳黑子观测资料也被沃尔夫所利用。经过沃尔夫的整理，每日太阳黑子数记录可推前至1818年，可用的太阳黑子数月平均值资料可推前至1749年，可用的太阳黑子数年平均值资料可推前至1610年。沃尔夫在搜集整理太阳黑子观测资料的过程中，为使不同观测台站以及不同人的太阳黑子观测资料具有可对比性，他提出了太阳黑子相对数的概念。沃尔夫提出的太阳黑子相对数至今仍被太阳科学工作者沿用。沃尔夫经过几年的仔细观测和精心的资料整理,发现太阳黑子数变化周期平均为 11.1 年。观测到的最短黑子周期为9年,最长黑子周期为14年。不同周期之间黑子数的变化也非常明显。沃尔夫提出将太阳黑子数从一个极小到另一个极小的一段时间定为一个周期，并且将1755年至 一个太阳活动周期。根据连续的观测记录，这样推算下来，现在太阳处于第24太阳活动周期上升阶段。在十九世纪的后半段，德国天文学家斯玻勒和英国天文学家卡林顿观测发现，在新的太阳活动周期开始时，黑子群出现的位置分别在南北半球纬度30°附近，随着太阳活动周期的发展，黑子群出现的纬度位置逐渐向赤道靠近。在太阳活动周的极大年附近，黑子群一般出现在土15°附近。在太阳活动周的未尾，黑子群 美国科学家巴布科克 一般出现在±8°附近。在每个太阳活动周即将结束时，新周期的黑子群已开始在高纬度出现，旧太阳活动周的黑子群仍在低纬度出现。新周期和旧周期黑子群同时出现的局面大约可持续一年左右的时间。太阳黑子出现纬度位置随太阳活动周发展而变化的规律，称为斯玻勒定律。英国天文学家爱德华·瓦尔特·蒙德（EdwardWalterMaunder）和他的妻子安妮·蒙德(Annie Maunder)经过二十多年的精心观测,在二十世纪初将观测数据绘制成图。以时间为横坐标,以黑子群出现的纬度为纵坐标,这样就得到了能够形象展示斯玻勒定律的所谓“蒙德蝴蝶图”。几个太阳活动周的黑子群出现位置分布变化非常像一队展开翅膀飞翔的蝴蝶。 1908 年出生在芝加哥的美国著名天文学家海尔(George ElleryHale)利用物理方法首次测得了太阳黑子的磁场，在经过了十多年的观测后，发现：①在一个固定的11年太阳活动周期内，太阳南半球或北半球同一个半球中，所有双极黑子的磁场极性分布都相同。也就是说所有的前导黑子磁场极性相同,后随 黑子同前导黑子的极性相反。②同一个活动周内，太阳南半球和北半球的双极黑子的磁场极性分布相反。③当下一个11年活动周来临后，太阳南北两个半球的双极黑子的磁场极性发生对换。因此按照海尔的黑子磁场变换规律，太阳黑子变化一个完整的周期需要大约22年，这就是太阳活动的海尔定律。
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"title": "巴布科克模型的提出"
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经过二百多年的观测，天文学家认识到了太阳活动的周期性。太阳黑子数的变化有约11年的周期。斯玻勒定律揭示了黑子在太阳表面出现位置的规律。而海尔定律则指出了黑子磁场性质的变化规律。这些发现说明科学家在了解太阳活动上取得了巨大成就。然而，引起这些太阳表面现象的物理原因是什么呢？这一疑问促使天文学家进行更进一步的研究。在这个难题面前做出开拓性成就的是美国天文学家巴布科克。巴布科克1912年出生在美国加利福尼亚州。在加州理工学院取得理学学士学位，在加州大学伯克利分校取得天文学博士学位。一生中在天文 学方面取得了多项卓越成就。他设计制造了快速星云摄谱仪、太阳磁像仪,以及大口径望远镜上使用的测微光度计、自动导星装置和曝光计。曾担任威尔逊山天文台和帕洛玛天文台台长，在寻找位于南美洲智利的拉斯坎帕斯天文台台地中做出了巨大贡献。他还提出了自适应光学。1961 年他提出了解释太阳周期活动原因的"巴布科克模型”。巴布科克在天文学领域取得巨大的成就，特别是提出解释太阳周期活动的经验模型，与他的父亲老巴 德国科学家施瓦贝 布科克的支持密不可分。老巴布科克也是美国当时知名的天文学家。父子俩利用巴布科克研制的太阳磁像仪不仅测量黑子的磁场,还测量黑子区域以外的整个太阳表面的普遍磁场。发现黑子以外的区域存在较弱的磁场,经过长时期的测量,他们发现了两条重要特性。①太阳两极区存在微弱的磁场,南北极区的磁场极性相反,很像条形磁铁的磁场，它们在太阳活动极大年附近发生极性互换。②大多数日面双极活动区的磁场通量大致平衡，活动区的磁场主要依靠扩散减弱，双极区一部分磁场向极区扩散，另一部分向赤道扩散。在这些观测基础上,结合对太阳内部物质运动和性质的研究，1961年巴布科克提出了解释太阳周期活动起源的经验模型。模型的实质是太阳偶极磁场与太阳较差自转相互作用造成太阳活动的周期性。 巴布科克依据观测事实，结合太阳的物质运动属性，通过当时已有的物理学知识建立起经验性的模型，这一模型可以定性地解释太阳周期性活动的所有表现。然而这一模型缺少理论上的严谨性。之后的一些天文学家在巴布科克的基础上，将解释太 巴布科克模型示意图 阳周期性活动的研究推进到严格的理论水平。1969年美国天文学家莱顿在巴布科克模型的基础上,提出了半经验模型。莱顿主要是在磁场扩散方面进行了模拟计算。在巴布科克提出自己的经验模型的时候，一些天文学家就已经从理论上探讨太阳活动周的问题。随后逐渐形成了解释太阳活动周的太阳发电机理论，这一理论建立在严格的磁流体力学基础之上。在这之前物理学家已经认识到：运动导体通过感应能够产生磁场是自激发电机的工作原理，太阳活动周的磁周期本性使科学家自然地想到太 阳体内存在自激发电机的可能。目前太阳发电机理论方面的研究仍是太阳物理研究的活跃领域之一 然而，关于太阳活动周的起源不同科学家有不同的看法。有些天文学家认为太阳活动周的变化与巨气体行星木星和土星的潮汐力有关；有的认为太阳活动周的变化与太阳的惯性运动有关；还有天文学家认为太阳活动周源自太阳内部磁流体的扭转震荡。目前还没有完全解开太阳活动周的谜底，因此科学家们将会不断在这一领域进行深入探究。A （责任编辑陈冬妮） 左图为早年拍摄的天狼星及其伴星的照片，白矮星的密度比水的密度高100万倍，即白矮星有很强的引力场，一个站在白矮星上的普通地球人大约重600吨，有人比喻，一个由白矮星物质构成的火柴盒和大象一样重（右图）。
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"title": "天狼伴星"
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一人们发现的第一颗白矮星 1834年，德国天文学家贝塞尔在观察中发现天狼星的自行运动有些与众不同。绝大部分星体的运动都有沿着大圆的弧，但天狼星的运动轨迹却是呈波浪形的曲线，他由此预测天狼星应该有一颗未被观测到的伴星，因受伴星的引力扰动，才使得天狼星位置改变。1862年，美国天文学家克拉克在用天文望远镜观测星空时，想起了贝塞尔的预言，他将望远镜对准了天狼星观测。结果，在明亮的天狼星边缘附近，他发现了一颗昏暗的小星体。克拉克在进一步的观察研究之后，发现这颗伴星体积很小。天狼星的这颗伴星后来称为天狼星B。 原来，天狼星是由两星组成的目视双星，它们各在较扁的椭圆轨道上相互绕转，距离变化在8.1到31.5天文单位,平均为19.8天文单位(大致相当于天王星到太阳的距离），相互绕转周期50.09年。以后的观测进一步发现，伴星直径12000千米，其光度大约仅仅是天狼星的万分之一，质量是太阳的$9 8 \%$，表面温度为$2 5 2 0 0 K _ { 0 }$其大小与地球相当，它的物质密度在1000万吨／立方米左右，这样的密度是地球上的物质所达不到的。天文学家把天狼伴星这种天体称为白矮星（White Dwarf )。 一般认为红巨星一旦形成，就开始朝着恒星的下一演化阶段一白矮星迈进。现代恒星演化理论一般认为，白矮星是在红巨星的中心形成的。当红巨星的外部区域迅速膨胀时，氮核 受反作用力却强烈向内收缩，被压缩的物质不断变热，最终内核温度将超过一亿度，于是氨开始聚变成碳；经过几百万年，氨核燃烧殆尽，此时恒星的结构组成已经不那么简单了：外壳仍然是以氢为主的混和物；而在它下面有一个氨层，氮层内部还埋有一个碳球。核反应过程变得更加复杂，中心附近的温度继续上升，最终使碳转变为其他元素。与此同时，红巨星外部开始发生不稳定的脉动振荡，即恒星半径时而变大，时而又缩小，恒星内部的核反应也越来越趋于不稳定，忽强忽弱。此时的恒星内部核心实际上密度已经增大到每立方厘米10吨左右，到此时，红巨星内部已诞生了一颗白矮星。这是因为它的颜色呈白色、体积又较小，故称为白矮星。白矮星的主要特点就是体积小亮度低，但质量很大、物质密度极高。 白矮星是一种低光度、高密度、高温度的恒星，它属于演化到晚年期的恒星。恒星在演化后期出现新星爆发等，可抛射出大量物质，经过大量的质量损失之后，如果剩下的恒星核的质量小于1.44倍太阳质量（称为“钱德拉塞卡极限”），这颗恒星便可能演化成为白矮星。天狼星B是第一颗被人们发现的白矮星，也是所观测到的最亮的白矮星（亮度8等）。在20世纪初，德国普朗克等人提出量子概念之后，拉尔夫·霍华德·福勒（RalphH. Fowler)于1926年建立了一个基于费米一狄拉克统计的解释白矮星的密度的理论。1930年，印度科学家苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡（$1 9 1 0 \sim 1 9 9 5 )$发 限）,后来他因此获得1983年的诺贝尔物理学奖。
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"title": "白矮星与物质的简并态"
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根据白矮星的半径和质量，可以算出它的表面引力等于地球表面的1000万${ \sim } 1 0$亿倍。在这样高的压力下，任何物体都已不复存在，连原子都被压碎了，电子脱离了原子轨道变为自由电子。原子是由原子核和电子组成的，原子的质量绝大部分集中在原子核上，而原子核的体积很小。比如氢原子的半径为一亿分之一厘米，而氢原子核的半径只有十万亿分之一厘米。假如核的大小象一颗玻璃球,则电子轨道将在两千米以外。而在巨大的压力之下，电子将脱离原子核,成自由电子。这种自由电子气体将尽可能地占据原子核之间的空隙，从而使单位空间内包含的物质也将大大增多，密度大大提高了，这时原子核是“沉浸于”电子中。一般把物质的这种状态叫做“简并态”。 简并态物质是一种高密度的物质状态。简并态物质的压力主要来源于泡利不相容原理，叫做简并压力。奥地利物理学家泡利( $1 9 0 0 \sim 1 9 5 8 )$在1924年发表了他的“不相容原理”：原子中不能有两个电子处于同一量子态上。这一原理使得当时所知的许多有关原子结构的知识变得有条有理。泡利荣获了1945年度的诺贝尔物理学奖。泡利不相容原理指出，一个原子中不可能有电子层、电子亚层、电子云伸展方向和自旋方向完全相同的两个电子。 根据泡利不相容原理，在高压力下形成简并态电子。对于白矮星，由于巨大的引力导致的压力，其内部原子(主要是氨)的电子壳式结构已被高压破坏，只有裸露的原子核和脱离原来几率轨道的自由电子气，即简并电子气。氨核组成的系统是非简并气体，不是晶体。由于是自由电子，所以谈不上电子与原子的相对间距了。简并电子气体压力与白矮星强大的引力平衡,维持着白矮星的稳定。 对白矮星的理论有卓越贡献者是当时还很年轻的印度天体物理学家钱德拉塞卡,他于 1931 年提出,当时 21 岁。他当时正从印度奔赴剑桥大学为了取得物理学博士学位去学习，他在旅途的船上不断地思考，在漫长的旅途中，他深入研究 出所谓“电子简并压力”使恒星停止缩的见解。简单一点儿来说，由重元素原子核组成的恒星核潼没在群集的电子海洋中，当引力缩将电子“气体"挤压进入恒星核的尽可能最小的体积中之后，恒星就变为稳定状态。已压缩的电子气所给出的压力会支撑恒星核的引力，于是就形成了稳定的白矮星。钱德拉塞卡的计算表明，一个质量为1.44太阳质量的冷的恒星不能支持自身以抵抗自己的引力，后来，这一质量称为“钱德拉赛卡极限”。尽管白矮星天体令人不可思议，特别是受到来自当时最著名的英国天体物理学家爱丁顿的激烈反对，但这一理论最终还是被人们接受了。
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"title": "恒星光谱分类与“赫－罗图”问世"
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天体分光术和照相术发明成功，推动了恒星天文学的大发展。天文学家们迅速地将这两者结合起来用到对恒星光谱的分析研究。天文学家将恒星光通过天文望远镜和分光镜，分解成连续光谱，再把这光谱拍摄下来进行分析研究。一条恒星光谱，一般只有几厘米到十几厘米长。有时为了拍摄一颗恒星的光谱，天文学家们要在天文望远镜旁等待露光几小时到几个 夜晚。研究表明，每颗恒星光谱的谱线数目、分布和强度等情况均不一样。这些特征包含看恒星的许多化学信息。天文学家们仔细探讨成千上万个恒星的光谱型、颜色、光度、半径和质量等物理参量，力求从中理出头绪，找出内在联系。通过对恒星光谱的观测和分析研究，使人们了解恒星表面大气层的温度、压力、密度、化学元素的成分、质量、体积、自转运动、距离和空间运动等一系列物理化学性质。迄今关于恒星本质的知识，几乎都是从光谱研究中获得的。 20世纪初，美国哈佛大学天文台在天文学家皮克林的领导下，建立恒星光谱分类系统，对50万颗恒星进行了光谱研究，并对恒星光谱进行了分类。拍摄下来的各个恒星的光谱图可谓恒星的物理和化学性质的档案。他们把恒星按光谱分了类，并分为 0、B、A、F、G、K、M 七大类。另外对有特殊情况的恒星还有 R、N、S三类。大略地说恒星的表面温度按$0 \sim \mathsf { M }$次序减小，也就是说单位面积上发光的亮度减小。例如，参宿七是B型星，表面温度12000K；天狼星是A型星，表面温度约为10000K；织女星也是A型星，表面温度为$9 7 0 0 K$ ;心宿二是M型星，表面温度为$3 6 5 0 K ;$参宿四是M型星,表面温度约$3 5 0 0 K _ { 0 }$我们的恒星太 赫一罗图。大部分恒星分布在赫一罗图的从左上到右下的对角线上，叫主星序。其他还有巨星、超巨星、亚巨星、亚矮星和白矮星等类型 表1恒星光谱分类  （开是热力学温度单位，$0 \ ^ { \circ } \! { \mathrm { C } } = 2 7 3 . 1 5$开) 阳表面温度为$6 0 0 0 K$，是一颗G型星。 1905年，美国天文学家赫兹晋隆$( 1 8 7 3 { \sim } 1 9 6 7 \$）在对一些已知距离的恒星进行对比分析时，他发现颜色相同（即表面温度相近，也就是光谱型相似的恒星）光度之差可达几十倍、几百倍，直至几万倍，从而发现恒星有光度大的巨星和光度小的矮星之分。赫兹普隆在发表了他的创见时还专函通告哈佛的光谱分类专家们，提请关注巨星和矮星的区别，尝试能否从光谱中找出判据。不久，赫兹普隆又看手研究了银河星团（即疏散星团）。他考虑到，可以认为一个星团内所有的成员星，都处在离我们同一个距离上，即便没有良好测定的距离数据，也能用成员星的视亮度的明暗，反映出光度的大小。1911年，他注意到，金牛座毕星团和昂星团中成员星的颜色和光度之间的统计关系，并建立 在不同的恒星演化阶段，内部的核燃烧造就了末后的“洋葱”型恒星物质结构。 了第一幅银河星团的“颜色一星等图”。 美国研究双星的专家罗素（1877~1957）从1907年起，测量过许多恒星的视差，分析了300个恒星的光谱型和视差（即距离）。1913年,罗素发现它们在光谱一光度图上排列有序。大部分恒星密集在从左上角(光度大，温度高)到右下角（光度小，温度低)的斜带上。后来称之为主星序,并把主星序上的恒星叫做主序星。太阳是一个G型主序星。还有分布在左上到右下的水平带的巨星以及另散在左下角的白矮星。这就是第一幅光谱一光度图。从1933年开始天文文献中正式出现了“赫罗图”的称呼，一直沿用至今。赫一罗图不仅给出了各类恒星的位置特点，同时，充分显示出恒星的演化过程。赫一罗图成为研究恒星的重要手段之一。0、B、A型称为“早型星”；F和G型称“中间光谱型”;K和M型称为“晚型星”。
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"title": "赫一罗图与恒星演化路径"
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天文学家们相信，恒星是从星云形成的。最初,冷的星际气体云一面收缩，一面在远红外区发出热辐射。随着收缩过程的进行，云的温度就不断上升。根据日本天文学家林忠四郎的观点，那个时候的表面温度在一个长期内保持不变，而恒星则越来越小。这意味着在这个阶段中恒星的亮度在减小,但颜色却一直没有变化。因此，恒星在赫罗图上的林忠四郎轨迹是一条与主星序近乎垂直的线。在这一阶段以后恒星大致沿看水平方向往左朝看主星序运动）。当轻元素燃烧时，这条轨迹可能出现某些短暂的变化,但最后恒星总要进入主星序，并在那儿作长时间的停留。 恒星的引力和内部压力可谓是一对“兔家对头”，是引力把物质吸引聚集在一起，让恒星核心的核聚变得以发生：同时，核反应产生压力，促使恒星膨胀；当引力和压力刚好平衡的时候恒星就能保持稳定。主序星就是处于稳定状态下的恒星，它是恒星的"正常"阶段，人们看到的大多数亮星都是主序星，包括太阳，它们的核心都在进行着由氢聚变成氨的核反应。对于类似太阳大小的恒星，氢核聚变反应主要在恒星的中心部分进行。随看时间的推移，靠近中心部分的氢逐渐耗尽而形成为“氢核”，氢聚变的热核反应就无法在中心区继续。当氨核的质量达到恒星质量的 $1 0 \% \! \sim \! 1 5 \%$时，这时引力重压因没有辐射压来平衡而占了上风，星体中心区就被压缩，使温度急剧上升。中心氨核的温度升高后，使紧贴氨核”周围尚未燃烧的氢氨混合气体受热，又使氨核外的氢进一步点燃。这样的效果就使得球逐渐增大，氢燃烧层也跟着向外扩展，从而使星体外层物质受热膨胀起来变为红巨星。 如果恒星的质量足够大，在上述过程中氨核中心的温度将可能达到1亿开尔文（绝对温标，后文简称“开”），此时，其核心就点燃了3个氨原子核聚合为1个碳原子核的核聚变,并放出比氢核聚变更为巨大的能量。这时的恒星，因同时发生着两种核反应,放出的能量更大，暴涨的能量使星体内部的辐射压大于引力收缩压，从而引起星体更为剧烈的膨胀，形更大的红巨星或红超巨星转化。 有一种理论认为，质量大约低于8倍太阳质量的恒星，将变为红巨星，此时其表面温度下降，光度却急剧增加，这是因为它们外层膨胀所耗费的能量较少而产能较多；对于质量高于约8倍太阳质量的恒星，在氨核外重新引发氢聚变时，核外放出来的能量未明显增加，但半径却增大了好多倍，因此表面温度由几万开降到3千${ \sim } 4$千开，成为红超巨星。大质量的恒星的寿命较短。例如，一颗15倍太阳质量的恒星的核心将在一千万年中就耗尽了它的氢元素。由于巨大的质量，，其核心处的温度及密度足够高使氨结合成碳并且同时形成氢燃烧壳层；氨核心稳定的燃烧因为恒星的引力足够大去控制它，因为热量由核心产生，恒星的外部会膨胀的比红巨星还大，于是就形成了红超巨星。 太阳大约在$4 0 \! \sim \! 5 0$亿年后就会变成一颗红巨星，那时它大约要膨胀到现在地球轨道以外的地方，水星、金星和地球都将被它吞并或汽化，人类居住的摇篮将不复存在。预计我们的太阳在红巨星阶段将大约停留近10亿年时间。红巨星的体积比原来要大一百多倍。体积的膨胀导致其表面温度下降，但由于发光表面积同时剧增，其总能量输出和光亮度仍然是大幅增大的。当太阳处在这一阶段时，它的能量输出将增强一千倍。 对中等质量的恒星而言，引力塌缩造成恒星的核心是如此的紧密，,所以当核心的氢耗尽之后“氨闪"（heliumflash)就 会发生。氨闪是在中等质量恒星的核心或是白矮星表面堆积的氨突然开始的核融合。它是简并态物质自然引发的爆炸。当简并压力（纯粹只是密度的函数)超越热压力(与密度和温度成比例的)时，总压力与温度的关联性很微弱。然而，一但温度达到一亿至二亿开，并且开始了氨融合，温度就会快速的增高，这会进一步提升氨融合的速率和反应的区域，但不会增加压力，所以核心不会稳定的（和冷却)扩张。热失控的反应使恒星释出的能量很快（只要几秒钟)超过正常恒星的一兆倍，直到增加的温度使热压力再度掌握优势，可以忽略掉简并压力。 还有一种理论认为，太阳中的氢原子核燃尽了以后会发生氨闪，即氢核聚变产物氨被点燃。在太阳收缩的期间,核心的温度变得越来越热，直到外面的壳层向外膨胀,开创红巨星的阶段。太阳因为引力继续收缩，最后终将成为简并态物质。简并使得太阳的温度升得很高，并且氨燃烧开始像太阳这样质量的恒星，其演化过程中的红巨星阶段可能在氨闪过程中突然结束。届时，中心区域温度增高到1亿开以上,氨核聚变反应突然开始。 天文学家一般认为，质量低于8倍太阳质量的恒星在经历了红巨星阶段之后，由热产生的强烈脉动会抛掉恒星的外壳，形成行星状星云（由高温气体、少量尘埃等组成）。恒星失去外壳后剩下的只有极为炽热的恒星核,其演化的最终产物就是白矮星，行星状星云核正是中小质量恒星演化的阶段性产物。行星状星云是中小质量红巨星演化末期的渐进巨星分支阶段开始出现，等其演化到白矮星阶段才会激发星云发光。白矮星将在漫长的岁月中渐渐冷却和暗淡下去。行星状星云存在的时间跨度大约上万年至数十万年。 恒星演化的理论使人们能对球状星团恒星的年龄问题作出一种有意义的结论。利用合理的恒星模型，可以计算出不同质量恒星所应有的氢燃烧时间尺度。在一个星团内包含了质量大小各不相同的许多恒星；但是，对任意给定的时间来说，只是那些具有一定颜色和星等的恒星才会处于即将离开主星序而进入红巨星分支的地位。既然恒星的光度和质量是相互有关的，那么人们就可以利用恒星离开主星序时的转折点位置作为刚好完成氢燃 恒星演化示意图 烧阶段的那些恒星质量的标志。于是便可以计算这些恒星的年龄，而这就确定了星团最初形成时所应有的时间一一当然，这需要假定所有的恒星大致上是同时诞生的。用这种方法推算出来的球状星团年龄大约是100亿年。各种不同的星团所算得的年龄并不一致，这说明它们是在不同的时期形成的，也许是在银河系一生中的不同阶段形成的。 质量超过8倍太阳质量的恒星，在燃烧完核心的氢元素，进入燃烧氨元素的阶段之后，将成为红超巨星。这些恒星的表面温度很低( $3 5 0 0 \! \sim \! 4 5 0 0$开),但有极大的半径。有一些红超巨星的半径在太阳的1500倍以上。这些巨大的恒星有缓慢、密集的恒星风，而且如果核心的核反应因为 任何原因减缓（例如在壳层中燃烧的转变）,它们可能缩小成为蓝超巨星。蓝超巨星有较快速但是疏落的恒星风，能造成在红超巨星阶段已经被释出的物质被压迫进入扩展的壳层内。许多红超巨星的质量都允许它们核心的最终产物是铁元素，在接近生命期的结束时，它们发展出来的元素会越来越重，而越重的元素也越接近核心。相对来说,红超巨星的阶段很短暂,持续的时间只有数十万年至数百万年。大多数大质量的红超巨星会发展成为沃尔夫一拉叶星，而质量稍低的红超巨星会以类似II型超新星结束它们的生命。猎户座的参宿四和天蝎座的心宿二是红超巨星著名的例子。A 猎户座（右图)的参宿四是一颗红超巨星，左图为它的大小与地球轨道和木星轨道的比例尺。 美国宇航局“深度撞击号”探测器从不同角度拍摄“哈特利ⅡI号”彗星 对于爱好者来说,2010年10月，哈特利Ⅱ号彗星是非常适宜拍摄的。它鲜亮的绿色大气和赤褐色的尘埃尾在望远镜里看着非常漂亮（见图2）。当然，肉眼看起来,这颗彗星与其他的彗星似乎没有太大的区别。而远在天边，“深撞/EPOXI号"探测器正在急速地飞向这颗彗星，并且预计于2010年11月4日到达离开哈特利Ⅱ号彗星最近的距离。
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"title": "极强的毒气弹？"
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“深撞/EPOXI"计划首席科学家、美国马里兰大学天文学教授麦克·埃亨预言：“一定会有什么事情让我们惊奇！这颗彗星完全不像我们已经访问过的其它彗星。只是我们现在说不清楚会发生什么。”决定让深撞号接近彗星，就是为了弄清楚组成哈特利Ⅱ号彗星彗核物质的细节，并且将它与其它的彗星进行比较。 近几十年来，国际上的飞船一共逼近探测过4颗彗星的彗核：即哈雷彗星、博雷尔(Borrelly)彗星、怀尔德(Wild）Ⅱ号彗星和坦普尔(Tempel）I号彗星。甚至于“深撞号"还将坦普尔（Tempel）I号彗星撞了一个坑,看看彗星的表面以下到底有什么东西。埃亨说：“比起来，哈特利Ⅱ号彗星要小得多，但是却又要活跃得多。它的核的尺度只有大约2千米，大致是坦普尔I号的三分之一。但是喷出的气体和尘 埃却是后者的五倍多。”其中，已经令研究者们震撼的是，气体中有大量的氰一一这种元素是地球上剧毒物质“氰化物"的根。氰化物本身的存在并不足以令人惊奇，因为氰是普遍存在于彗核中的物质。使研究者感到困惑的是,哈特利Ⅱ号彗星喷出的氰是如此的量大和质量纯正。埃亨说：“在2010年9月份，彗星大气里，氰的含量在连续8天里增加了5倍。但是,尘埃的含量却并没有出现相应程度的增加（见图1）。”这一现象令人十分费解。 项目组成员塞巴斯蒂安·贝斯( ${ \ S e } -$ bastienBesse）说：“彗星是构造太阳系大天体剩余的残余物。当行星从原始的太阳星云中逐渐诞生的时候，彗星并没有参与进来。”天文学家研究彗星，就是想得到太阳系最原始的信息，看看太阳系最初的组成是什么，怎样诞生出行星，并且怎样 图 12010 年 9 月中旬，哈特利 II 号彗星的大气中充满了氰基，但是尘埃的含量变化却不大。 图22010年10月16日由美国路易斯安那州的麦克·布鲁萨德(MikeBroussard)拍摄到的哈特利II号彗星。 诞生出像地球这样适合生命生存的行星。彗星的轨道常常是很扁的椭圆。它从远离太阳的深空飞来，绕过太阳，又向深空飞去。彗星大部分时间都在远离太阳的冰冷空间。在那样一个大冰窟里，就可以保存太阳系最原始的信息，不让它变化。按照传统的彗星模型，彗核是由易挥发的冰、石块和尘埃粒子组成的混合物。一般来说,这种混合是比较均匀的。当彗星非常接近太阳的时候，太阳的光和热让彗星表面的冰粒急速蒸发，产生了气体喷流，自然也就带出了尘埃。不会只喷射出纯净的气体。在此之前，从未在其它彗星上发现类似的活动，单纯气体量的增加显然是一个谜！ 埃亨强调说：“读者不要错误地理解为‘哈特利Ⅱ号彗星是一颗毒气彗星’。首 先，这颗彗星远在1700万千米之遥，与我们地球没有直接的接触。再者，毒气是非常弥散的,稀薄的，假如说毒气接近了地球，它也无法穿透地球致密大气的屏障。”历史上也曾经有过这样的先例。1910年5月，天文学家曾经发布消息说，地球正在穿过著名的哈雷彗星含氰的彗尾,结果引起了小小的恐慌。在纽约的街道上就有人穿戴着防毒面具，不道德的商人也乘机兜售什么“彗星药丸”来“抵消中毒”骗取不义之财。结果，什么事情也没有发生，哈雷彗尾悄然无声地扫过了地球。
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"title": "会有哈特利Ⅱ号彗星的流星雨吗？"
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在流星雨多发的下半年，我们见到了军英仙座流星雨、狮子座流星雨、双子座流星雨，等等。那么，这颗彗星会不会也来制 图3红色箭头所指，为2010年10月16日在加拿大和美国分别拍摄到的两个流星火球的轨迹。各自图左上方的小图显示了计算出的火球轨道在黄道面上与水、金、地、火四行星轨道的相对位置。 造一场流星雨呢？当然还不会，它还离我们很远。不过，美国宇航局的流星雨专家比尔·库克（Bi11 $\complement O O k e$ )说：“尽管还不会有流星雨，但是在某些夜晚发生的事情却令我们非常吃惊。"2010年10月16日，美国宇航局所属的两架全天照相机抓拍到了同一个不寻常的火球。其中的一架照相机安放在阿拉巴马州，另外一个在邻近的乔治亚州。火球非常明亮而运动较慢。并且，就在不到5个小时之前，在加拿大东部,也观测到类似的一个大火球。在加拿大，是由西安大略大学的另外一组全天照相机观测到的。这两次事件，火球都是被两架以上的照相机拍摄到，就像一个人的两只眼睛晴同时看到了火球一样，因此也就可以确定火球的方位和高度。多个时间的观测，也就可以确定出火球的轨道。 结果是，令人更加惊奇的事情发生了（见图3）。库克说：“两个火球的轨道非常相似，也就是说，它们可能来自同一个地方,同一个母体。”并且,很可能就是远在大约2千万千米距离的哈特利Ⅱ号彗星！一它是本世纪以来最接近地球的彗星。不仅按照轨道来说非常可能，而且，从理论计算得出，如果是该彗星抛出了任何碎块的话，那么碎块与地球相遇的速度一定比较慢——这也与两个火球的表现一致。 库克强调说：“当然，这也可能是偶然发生的。每个夜晚，都会有成千上万的流星体与地球相遇，其中一定有一些看起来与哈特利Ⅱ号彗星似乎是有关系的。”即使如此，这两颗火球如此明亮，他还是计划要多留意未来的观测。 哈特利Ⅱ号彗星在2010年10月20日左右离地球最近。我们知道，流星雨常常是以它的流星群的辐射点位置所在的星座来命名的。假如说今后确实可能存在一个与哈特利Ⅱ号彗星有关的流星雨的话，那么它将从天鹅座方向飞来，也就是说，将被称作“天鹅座流星雨”。出现的时间会在11月上旬，在日落后不久，北半球的观测者会看到它们飞越头顶。
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"title": "彗星头部的暴风雪"
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当深撞号急速地向哈特利Ⅱ号彗星奔去时，项目组成员洛瑞·费嘎（Lori Feaga）说：“太阳系至少有数十亿颗彗星，哈特利Ⅱ号只是人类近距离观测的第五颗。它的核的尺度虽然不到两千米，但是 图42010年10月13日由尼克·豪（Nick Howes)使用美国夏威夷的2米口径北福克斯（FaulkesNorth）望远镜拍摄到的哈特利ll号彗星头部的图像。 图5这幅增强了反差的图像是2010年11月4日“深撞号”飞越哈特利11号彗星时拍摄的，显示出围绕着彗星的活动核有一个冰粒子的云。 图6显得似乎有些古怪的哈特利II号彗星的彗核，它是旋转的、哑铃形状的。 非常活跃。我们期待着它有很多的喷流和爆发。它一定会给我们很多惊喜的。” 在阳光照耀下，喷出的气体和尘埃，不仅在彗核周围形成巨大的、熠熠闪光的彗头，而且形成长长的彗尾（见图4)。这一次，深撞号探测器就是要从彗星的彗发部分穿过去。 按照计划,在离开哈特利Ⅱ号最近的距离位置，高分辨率的照相机可以以每像素相当于彗星表面7米的精度来拍摄图像。“我们希望能够看清楚彗星满布疮的表面，有陨石坑、裂痕、喷气口等等。我们甚至可以去说，什么样的地貌特征正在吐出喷流。”贝斯说：“现在飞船还离得比较远，所以还看不到彗核。但是通过日逐一日的照相机和摄谱仪的观测，已经帮助我们证认出彗发中气体的种类和含量。并且知道在未来逼近彗星的过程中，它们将怎样变化。” 费嘎说：“这次飞越哈特利Ⅱ号彗星，将有助于我们勾画出45亿年前发生的事情。此前人类近距离探测过4颗彗星，我们希望研究更多的彗星，了解它们有什么不同和有什么相同。探测器本身就是专门为了近距离观测制造的。仪器和观测计划都进行了优化。“深撞号”探测坦普尔I号彗星的时候,为了保护仪器不受到彗星碎块的撞击，我们把探测器转到了背向彗核的方向。这一次，我们将不再让仪器去躲避。一旦我们接收到观测数据，我们将立即处理、分析、研究，我们将夜以继日、马不停蹄地工作，我们只是期待着下一项工作是什么。”听起来好像很激动啊，贝斯说：“早就已经激动了！我们已经接收到了大量的数据。但是等到密近彗星的时候，观测数据会像潮水般地涌来。” “深撞/EPOXI号”从2010年11月3日晚开始它飞越哈特利Ⅱ号彗星的长达18小时的历程。一开始，近距离的特写画面只能储存在飞船上，因为“深撞号”无法同时将天线准确地指向地球，而又将照相机准确地指向彗星。飞船在11月4日北京时间大约22点最接近彗星，最近距离只有大约650千米。一个半小时以后，由于飞船、地球与彗星相对位置的变化,才可能同时对彗星观测，又向地球传送数据。但是所有的观测数据要好多个小时才能够传送完毕。 结果,科学家们等来的是惊心动魄的 一幕。“深撞号"遭遇到了暴风雪！这场暴风雪不是来自它处，而是来自哈特利Ⅱ号彗星本身！11月4日，在飞船最接近彗星期间，深撞号拍摄到了这一意想不到的奇观。起初，研究者还只是注意到了彗星极度活跃的喷流。冰状的彗核上布满了颗粒,从数十个点向外喷射着艳丽的二氧化碳。近看则更加令人惊骇。彗核的周围充斥着大块耀眼的冰雪，有的竟然有篮球那么大！ 深撞/EPOXI计划首席科学家麦克·埃亨说：“我们以前从未见过这样的景象。它真令我们惊奇！”在飞越哈特利Ⅱ号彗星之前，以前探测过的几颗彗星没有任何一个被“彗星雪”包围着。而且其中坦普尔（Tempel）I号彗星也是由“深撞号"飞越的。使用了同样高分辨率、高动态范围的照相机,但是也没有探测到如此大块的冰雪。马里兰大学的杰西卡·阳光(Jessica Sunshine）说：“这是一个真实的新现象。哈特利Ⅱ号的确不像我们访问过的其它彗星。” 暴风雪的分布,基本上是围绕着彗核的一个球形范围。中心是旋转的、哑铃形状、长度2千米的彗核(见图6)。埃亨说：“冰状云的范围有几十千米的直径，甚至还要大得多。我们的确不能肯定地说究竟有多大。”“深撞号”上的红外摄谱仪明显表明，云中的粒子是由冻结的水一一也就是冰组成(见图7)。一个大块,是由很多微米尺度的冰粒被厘米到几十厘米尺度的泥块粘结、松散地组合在一起的。杰西卡说：“如果你抓一把在手里，很容易就把 哈特利1号彗星周围的冰 图 7 哈特利 II 号彗星周围粒子的红外光谱（由黑色叉号线组成）与实验室内纯水冰粒子的光谱（紫色的三条,水粒子的尺度大小分别为100、10和1微米)的比较。结论是,小的冰粒子更加符合实际情况。 它捏化。因为它很脆，它的密度和细小尺度很像地球高山上的积雪。”只不过，它在太阳系中的运行速度高达每秒12千米，即使是一个松软的雪球，也会让你受到伤害。“深撞号"是在告警的尖叫声中飞越了彗核。要是撞上大块冰雪的话，可能会使探测器损坏，在轨道上“翻车”，造成飞船上的天线不能够正确地指向地球，传不回来现场的情况。而地球上的操控者也就根本不知道究竟是哪儿出问题了！埃亨说：“幸运的是，飞船还处在安全地带。它离开彗核有大约700千米，彗星的风雪球还没有延展到那么大的范围。阳光的照耀，让它们在离开彗核较远的地方就融化了。” 雪球产生的过程，应该开始于彗星外壳内的干冰。干冰是固态的二氧化碳,是哈特利Ⅱ号彗星最丰富的物质之一。当太阳光的热到达干冰的袋里时，可怜啊，干冰立即由固态升华，变成气态，不顾地形地貌的阻隔，向外喷涌而出。当然啦，它们这一冲，就连泥带水把周围的物质全都带出去了（见图8)。 反过来说，飞越哈特利Ⅱ号彗星比起在这颗彗星上着陆还要危险得多。冰块从彗星表面飞离的速度只有大约每秒两三米，一个准备降落的、与彗星速度相当的飞行器，根本就感受不到这样的冰块有任何的危险。但是，高速飞越彗星就是另外一回事了！对于像哈特利Ⅱ号这样的活跃彗星，今后的探测计划倒的确是应该考虑这个问题。 埃亨和阳光均表示，对于数十亿字节的探测资料的研究还刚刚开始，哈特利Ⅱ号彗星的暴风雪可能只是若干新发现中的第一个。
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"title": "偷来的彗星？"
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哈特利Ⅱ号彗星为什么与其它的彗星如此不同呢？ 最近，由美国西南研究所(Southwest ResearchInstitute）的科学家进行的计算机模拟表明，太阳有可能从其它恒星那里“偷取"彗星。该研究所的亨利·莱维嵩（HalLevison)说：“如果计算的结果是正确的话，我们的太阳会从邻近恒星的后院里窃取彗星。”并且，他相信在太阳系边缘的奥尔特云里的大部分彗星都是这样的情况。他说：“我们知道，恒星是在星团里面形成的。太阳也是在有着同样的气体云 图8当二氧化碳从彗星表层以下喷出时,也就带出了水冰和其它物质,破坏了彗星原有的表面。 的一个巨大的恒星群落里面形成的。在它诞生的这个星团里，恒星分布得足够密集，互相竞争着夹在它们中间的彗星。很难想象不会发生这样的事情。“按照这样的“掠夺”模式，当整个星团分离的时候,彗星会陪伴着离它最近、产生最大引力作用的恒星。我们所在的太阳，就已经带着足够的财富在银河系中奔走一一这就是“奥尔特云”，它含有包括周围邻居们家里的孩子，就是彗星。 一般认为，奥尔特云是远在太阳系边缘的巨大的彗星云库。在上个世纪中叶，荷兰天文学家詹·奥尔特(JanOort)第一个提出了“太阳系边缘可能存在着一个巨大的彗星云库”，用来解释为什么源源不断地有彗星飞到内太阳系，因此这个彗星库就以他的姓氏来命名。尽管现在的天文观测还无法直接看到奥尔特云，但是大多数天文学家都相信它是像哈雷彗星一样的长周期彗星的源泉。奥尔特云中彗星的典型尺度是$2 \sim 3$千米。莱维嵩说,根据观测到的彗星出现的频度,这样的彗星在奥尔特云里应该有大约400亿颗，而常规的模型只能够解释在太阳系自身的云里存在着大约60亿颗彗星。 如果真是这样的话，就意味着，彗星不仅仅可以告诉我们关于太阳系早期的历史，而且还可以告诉我们关于与太阳系邻近的一些恒星的信息。 哈特利Ⅱ号彗星究竟还会给我们带来什么呢？A 图9奥尔特云示意图。注意它的尺度坐标不是我们常见的，而是对数的。比起太阳系八行星的轨道，奥尔特云是太远了！初步估计是地球到太阳距离的几十万倍，接近一光年了，所以此图的尺度坐标只好画成对数的。假如太阳与它的一个兄弟恒星在相距只有2光年的距离擦肩而过，那么二者所拥有的彗星就会混杂在一起。 题图：在“星系动物园“第一个生日时，参与者用其中的星系拼出了“星系动物园一岁生日快乐！“字样。版权：Waveney/Hanny/Bill/SDSS/INT/Hubble/NASA。 故事的开始是这样的：两个天文学家一起走进了一个酒吧…·由此可以引出数不尽的笑话，但这一次它却开启了“星系动物园”计划。全世界参与这个计划的人数已经超过了25万人，这一独特的研究伙伴关系也让参与者站在了科学发现的最前沿。 2007年初的一个晚上，两位英国牛津大学的天文学家漫步走进了皇家橡树酒吧想去放松一下，那里距离他们的天体物理实验室以及始建于18世纪的拉德克利夫天文台只有几个街区。研究生凯文·施温斯基(KevinSchawinski)和博士后研究员克里斯·林托特(ChrisLintott)琢磨的话题渐渐超出了施温斯基的论文范围。在施温斯基的研究课题中，他不得不用自己已的眼睛来从斯隆数字巡天(SDSS)的50,000个星系中挑选出他所感兴趣的样本。 受到了诸如美国宇航局（NASA）“星尘在家”（Star- dust@Home)项目——它邀请公众参与寻找“星尘”任务捕捉到的星际尘埃颗粒一一成功的鼓舞，他们很快发现，当地的一些宇宙学家也考虑过通过类似的途径来促进对其他问题的认识，例如星系自转的相似性。林托特和施温斯基设想建立一个系统，公众成员可以帮助对SDSS主要星系样本中的所有近100万个星系进行分类一一即便不是非常详尽，但这一广泛的分类对于一系列的科学问题来说仍将是非常有用的。他们在一张餐巾纸上勾画出了这个系统的样子和界面的第一稿。“星系动物园"就此诞生了。 图1：英国牛津的皇家橡树酒吧是"星系动物园"发源地。版权：Royal Oak Pubo
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"title": "出生的阵痛"
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幸运的时机再加上英国广播公司网站上的新闻报道立刻引发了“并喷”。大量的用户试图注册并参与“星系动物园”使得提供数据服务的计算机瘫痪。美国约翰·霍普金斯大学的一个小组果断出手才化险为夷，同时也保住了这个项目。“星系动物园"因此也学会了要对公众高涨的兴趣随时做好准备。 “星系动物园”开始时极为低调，仅仅是作为一名研究生想扩大筛选星系数量的一条途径。然而，它不仅已取得了一系列前所未有的科学成果，而且也成为了一个在互联网时代让全民参与科学研究的探索者。从这个意义上讲，“星系动物园”超越了“星尘在家”这样类似“免费操作工”的计划，它所感兴趣的是你的大脑。其最初的想法很简单，而且在行动上也容易上瘾。 在“星系动物园”中，志愿者会看到SDSS数据库里100万个星系中的某一个，然后将其分类成椭圆星系、旋涡星系、并合系统或者其他。“星系动物园"预计数千名参与者也许能在一年的时间里看完所有这些星系，因此他们力争确保拥有足够的计算资源。在“星系动物园"初始的计算机崩溃不到3年后，近25万人进行了总数超过6,000万次的分类。 “星系动物园"刚开张时询问的电子邮件蜂拥而至。因此，管理者建立了一个论坛，希望用户可以在无法得到回应的时候能互相帮助。这个论坛不仅成为了分享经验和帮助新人的场所，而且它还成为了科学成果的发源地以及把参与者紧密联系在一起的一种方式。志愿者们在论坛上张贴有趣的星系照片、征求意见、咨询有关分类的问题、讨论科学内涵。 “星系动物园”的知名度部分源自其聪明的决定和创办时的一点点运气。它用于星系分类的界面简洁明了，英语水平有限的人也能一目了然。对下一个跃然屏上的星系充满了好奇是驱使参与者不断点击的动力。当管理者把系统升级到“星系动物园2"时愈加体会到了这些特点的重要性。在星系动物园$2 "$中参与者会被要求回答有关明亮星系的更为细节化的问题。接受用户的反馈进而做出改进、维持参与者的兴趣被证明是一项巨大的挑战。
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"title": "人的力量"
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参与者学习了有关星系、恒星、星团和星云的知识之后，“星系动物园”的管理者也需要恰当地处理和参与者之间的关系。指导原则之一是，“星系动物园”的参与者不是“用户”，而是合作者。他们应该完全知晓计划的运作,所有项目都应该具有真正的科学目标，而不是漫无目的的（“不浪费任何一次点击”）。和论坛中不同的人打交道也被证明是有益的，“星系动物园”管理者把它比作应用心理学速成班。 那为什么不让计算机来做这一切呢？SDSS的数据都是接受过自动处理的，以此把恒星和星系区分开并且就每幅图像和星系结构之间的关系进行量化。天文学家和计算机专家已经在对天文图像中天体的自动评估识别上花了相当大的精力，由此来使得这个过程更客观，同时也可以快速处理、查询新的天文仪器所获得的更多数据。不过,对于很多这类的任务，计算机软件极不理想。 确定旋涡星系的模式、区分由相互作用或者是位置重叠所造成的星系扭曲、识别某个天体是否属于某个星系都被证明仅需要短暂的练习之后，人就能达到比计算机高得多的准确度。事实上，下一轮的升级是利用“星系动物园”的结果来帮助训练软件使之更快、更准确，完成人机合作的螺旋式上升的下一步。
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"title": "你指尖上的科学"
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“星系动物园”的参与者已经取得了超过其最初设想的科学目标。他们发现了红色旋涡星系和蓝色的椭圆星系，它们是背离星系形成和结构一般规律的“离经叛道”者。“星系动物园”还揭示出了旋涡星系和椭圆星系中超大质量黑洞成长历史间的差异，并促进了对合并星系特征的认识。 额外的科学成果则来自参与者在论坛上的讨论，这包括了用重叠星系测量尘埃吸收以及“星系动物园”的标致性发现、被 图2：斯隆数字巡天使用美国阿帕奇波因特天文台的望远镜观测了超过四分之一的天空。“星系动物园"中的参与者则用肉眼来对其图像中的许多星系进行分类，帮助天文学家寻找有趣的天体和现象来进行后续研究。版权：SDSS。 图6:逆时针旋涡星系M5 图 7:并合星系 NGC 6670 图5:顺时针旋涡星系M83 称为“汉妮天体”的巨大电离气体云。尽管几十个参与者之前已经看过并对星系IC2497进行了分类，但它却在几个星期后吸引了荷兰小学教师汉妮·范阿凯尔(HannyvanArkel)的注意，她把它的图像贴到论坛上并问：“有人知道底下蓝色的东西是什么吗？” “星系动物园”管理者收集了已有资料来确定它的属性，但直到有了新的数据事情才被搞清楚。从英国到美国，“星系动物园”合作者的观测表明这是一团被不可见的类星体所照亮的、跨度为几万光年的气体云。这些观测也掀起了从射电到X射线的其它波段对汉妮天体的进一步研究。 迄今，欧洲韦斯特博克射电阵和多天线无线相联干涉仪网、美国基特峰WIYN望远镜、哈勃空间望远镜、星系演化探测器、雨燕$\upgamma$射线天文台、朱雀X射线望远镜和牛顿X射线多镜面天文台都对汉妮天体进行了观测。 从目前的数据可以得出两种前所未有的可能性：要么距离它最近的类星体就隐藏在它背后，被浓密的尘埃和气体所遮挡，甚至连X射线观测也没法发现它；要么这个类星体$8 \sim 1 0$万年前便已熄灭不再活动了。无论是哪一个都会对类星体和星系的有关认识产生强烈的冲击。 与汉妮天体极为类似的巨大电离气体云偶尔会在活动射电星系的外围被看到，在那里强大的紫外线辐射会照射到非常稠密的气体上。“星系动物园"的参与者发现，通过辨认它们在SDSS图像中的特殊颜色就能大大增加此类样本的数量，可以更好地和汉妮天体之间进行比较。一些参与者发起了“小汉妮天体”搜寻计划，至少有10个人在6个星期内检查了15,000个活动星系候选体。这种为进一步科学研究筛选目标的做法已经被证明是“星系动物园"的一个专长。 还有一些项目则完全是出于参与者自身的兴趣，而并非是“星系动物园"科学小组的。目前最值得注意的一个项目是识别一类具有极高恒星形成率的小型星系。后续观测会在参与者收集完SDSS数据并提交给“星系动物园”管理者之后展开。进一步的其他计划则会涉及不规则星系和近距高速星。 兴趣的力量是无穷的。一些参与者学会了数据库查询和脚本语言，能够在SDSS的数据库中寻找他们自己的项目所需要的目标，甚至进而成为多篇科学论文的合作者。“星系动物园"参与者在整个项目中的渗透程度令人印象深刻，他们已经成为了11篇科学论文的作者之一。
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"title": "未来的“星系动物园”"
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随着参与者对明亮星系进行更为细致的分类，现在的“星系动物园"已经进入了第二阶段。在更广的层面上，它的范围也扩大到了“宇宙动物园”，容纳了更多的天文项目。 其中一个新的应用就是“并合动物园”，参与者会把并合星系的模拟结果和真实的图像进行比较。这是另一项人类远胜于计算机软件的任务。在进行更为详尽且耗时的数值模拟以了解这些星系的物理特性之前，参与者会先挑选出最佳的匹配结果。“超新星动物园”的参与者将在大型望远镜进行后续分光观测前从误报中识别出超新星，“太阳风暴观察”则让参与者可以跟踪日地关系观测台两个探测器所观测到的太阳爆发。“哈勃动物 园”则利用哈勃空间望远镜丰富的数据来触及遥远的宇宙，“月球动物园”利用月球勘测轨道器所拍摄的图像统计环形山和石块的数量来研究月球的历史。 作为公众科学联盟的一部分，“星系动物园”团队也正在研究其方法和硬件设施的非天文应用，例如动物行为学等。展望天文学的未来，很显然人机合作伙伴关系必定会在全景巡天望远镜和快速反应系统（Pan-STARRS）以及大口径全天巡视望远镜(LSST)等新兴计划的作用下再次发生变化。对于这些远超出以往的海量数据巡天，“星系动物园”将会是用来训练和测试其自动化程序的最佳场所。 它如此有趣且有意义，为什么不加入我们一起到“动物园”实地考察一番呢？A （责任编辑陈冬妮） 图8和图9："汉妮天体"可能是"星系动物园"最有名的发现。当一名荷兰教师看到星系IC2497下方不寻常的“蓝色东西"（图8，上）时，她在论坛中张贴了这张图片并寻求帮助。尽管美国基特峰国家天文台的3.5米WIYN望远镜对它进行了更详细的观测（图9，下）,但其属性仍然是个谜。版权：SDSS;WIYN/WilliamKeel/AnnaManning。
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"title": "太阳系边缘的“命运女神”"
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口张 博 NASA的空间望远镜WISE可能在太阳系边缘发现类木行星“命运女神（Tyche）"的消息其实是在去年而非今年公布的，不过因为相关论文刚刚正式发表的缘故，这件事近日被媒体广泛报道，所以得到了公众的热议。本文的目的就是要理一理事情的来龙去脉，看一看这个消息是否确切。 先从事件的主角WISE说起。WISE全名宽视场红外巡天探测器，于2009年12月14日发射进入太阳同步轨道，翌年7月中旬完成了第一次全天红外巡天。去年10月在冷却剂耗尽之后，WISE又开始了主要针对小行星和普星的扩展任务，随后在2011年2月转入休眠状态。这架太空望远镜的研究目标很杂，从近地小天体到宇宙中的星系无所不包，其中一个关键目标就是在红外波段寻找未知的冷天体，包括褐矮星、小行星等等，它也确实在此方面作出了大量的新发现。 去年,来自路易斯安那大学拉斐特(Lafayette)分校的天体物理学家约翰·梅忒斯（JohnMatese）与丹尼尔·惠特迈尔(Daniel Whitmire)向太阳系研究刊物《伊卡鲁斯(Icarus)》提交了一篇论文，文中宣称在奥尔特云中可能存在一个木星质量的行星（也就是所谓的“命运女神"）,并进行了一系列观测和动力 学的探讨，还给出了可能的轨道根数。这篇文章在今年2月正式发表，不过预印本去年4月就已经在网络上公开了。 其实文中的说法并非新论，梅忒斯等人早在1999年就提出，根据长周期彗星远日点分布以及轨道根数，它们有可能受到了太阳系边缘一颗木星级天体的影响，而不仅仅是受到银河系恒星的潮汐力作用。新的论文作了动力学分析，讨论了由彗星以及先前的红外线观测给出的线索，并认为现在看来这样的天体存在的可能性更大了。但是文中并没有提到太多 WISE 本身的数据，只是提到WISE应该有能力发现它而已。 为什么这个天体名叫命运女神呢？这要牵扯到20世纪80年代的“复仇女神(Nemesis)”假说。按照这种假说，“复仇女神”是太阳的低光度伴星，它可能是白矮星，也可能是褐矮星。这颗伴星位于奥尔特云之外，在高度偏心的椭圆轨道上运行。由于这样的天体非常暗淡，我们很难观测到它。提出这一假说的目的是解释史前大致每2600万年一次的生物大灭绝。如果“复仇女神”确实存在，那么每次它沿椭圆轨道扫过太阳系外边缘的时候，都会扰动奥尔特云中的大量彗星向内太阳系冲来，大大增加地球被小天体撞击的几率，进而引发生物圈的灾难。由于这颗假设的 伴星可以给地球带来破坏性的影响，研究者用希腊神话中的复仇女神为其命名。 “复仇女神”的身份到现在也还是未知数。如果确有其物，根据上一次生物灭绝的时间，它现在应该距离太阳大约50000到100000天文单位，甚至还有人根据长周期彗星的轨道推算出，现在它应该位于长蛇座附近。不过近来的研究认为，史前的物种灭绝可能并不是个周期性事件，这样看来似乎也不大需要借助复仇女神的假设了。何况后来的分析表明，这种高度偏心的轨道可能并不稳定。无论如何,WISE 以及计划中的 Pan-STARRS 等巡天也具备探测这样的天体的能力，也许在不久的将来人们就知道它到底存在与否了。 命运女神假说看似与早年提出的复仇女神很相似,但是二者之间不能划等号。梅忒斯等人设想中的行星并不会像复仇女神那样扰动大批的彗星引发灾难，而且个头更小，与太阳的距离也比前者来得更近，于是他们就选择了希腊神话中与复仇女神息息相关的命运女神作为这个天体的名字。 由于先前的IRAS卫星和2MASS巡天并未找到“命运女神”的线索，这就为其质量定出了上限：对于质量为木星5倍的行星来说，它与太阳的距离至少是10000天文单位。梅忒斯和惠特迈尔计算出的“命运女神”轨道半径大约是海王星的500倍，合15000天文单位，轨美 奥尔特云位置示意 道周期180万年，质量介于木星的1到4倍之间，WISE之前的其他红外观测项目确实不具备发现它的能力。虽然距离遥远，这样的天体温度却并不像人们设想的那样低。环境的低温让星体冷却并导致巨型气体星球的收缩，但收缩带来核心区 “命运女神”的命名源自希腊天神,位于奥尔特星云，奥尔特星云半径大约为一光年 域的加热，这一过程名为开尔文一亥姆霍兹机制，可以让奥尔特云中的类木行星表面温度保持在相对较高的200开尔文左右，比海王星和寞王星还要高得多—这一温度对应的热辐射谱正好可以落在WISE 的观测波段之内。 以上基本也就是梅忒斯和惠特迈尔的推断了。需要注意的是,他们只是说木星级的“命运女神"有可能存在、而且 WISE 有能力发现它，但这并不意味着WISE业已发现了它。现在 WISE 的数据尚未处理完毕,人们无法确定这颗行星的信息是否存在于观测档案中。就算到了4月WISE公布最初一批数据公布后，可能都还无法下定论，必须要等到2012年全部数据分析完毕并公开才可以知道,WISE到底找没找到命运女神。在此之前，一切都只是假说而已。 那么什么样的证据可以说明“命运女神”的存在？WISE 在冷却剂耗尽之前对全天巡视了1.5次，随后又在两个波段上巡天一次。在这一年多的周期里，奥尔特云天体的位置应该可以发生明显变化了。如果有天体存在如此变化，而且亮度和尺度上又与类木行星吻合，就可以认为这是假设中的行星。当然，最终的确认还需要进行多年的后续观测。 假设“命运女神”的存在最终被证实，它不会影响地球，不过可能会引发关于其起源的争论。很难想象在距离太阳如此遥远的地方可以形成如此庞大的行星，因此 “命运女神"如果真的存在的话)位置示意图 它究竟是源于太阳系本身,还是从其他恒星俘获而来，就会成为争议话题。梅忒斯进一步认为，国际天文学联合会也许还会新设一类行星，专门用于描述“命运女神”这样的天体。 末未了要提一句的是，并不是所有天文学家都支持“命运女神”的假设。如梅忒斯和惠特迈尔认为这样一颗行星存在的一大证据就是长周期彗星的轨道，认为有相当数量的彗星集体受到了未知行星的扰动,但是也有人对此持异议,认为梅忒斯和惠特迈尔对轨道的分析不具备统计显著性，自然这样也就不需要“命运女神"的存在了。更且有人指出，奥尔特云存在巨型气体行星的不寻常主张必须要靠极其可靠的证据来证实,仅仅依靠间接瑞测是远远不够的,所以现在所需要的一切就是等候WISE的数据公开了。A (责任编辑李鉴） 春去夏来,朱雀展翅,青龙盘旋。上次读者随中国古籍中的“星槎”“天船”春游华宿，此刻将继续乘驾“星船”飞至天堂里的观星台，在夏日星空之旅领略迷人的辰宿斗宫靓景，静听幽古的星星传说…·
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"title": "一.登台望斗"
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于仙境灵台，仰观穹海，一帧顿星空天画展现眼帘： 初夏傍晚的天空，所见正是春季星座。上次“春游华宿”提过的朱雀尾部翼火蛇、轮水蚓正展现在南边中天。随着时针的转动，由狮子尾部的五帝座一、大角（牧夫座$\upalpha$ )和角宿一（室女座$\upalpha$ )构成的春季大三角，也会渐渐爬上中天。这时在我们头顶偏南方向，古星区太微右垣的外面，狮子的后腿附近，便是古星“灵台”。 灵台，就是我国古代的天文台。《诗经》上就有“经始灵台，经之营之，庶民攻之，不日成之”的诗句,是说周文王要筑高台观星，百姓齐心，干劲十足，很快就筑成了，留下了这段千古佳话。本文中所说的“灵台”是在天上，我们就将其看成是天堂里的天文台吧。 夏初仰望，最易观赏的还有北天斗临。枢转璇玑，随夏而至，不落的北斗诸星留下了古老印迹，并演出了许多神话剧目··…… 初夏黄昏可见灵台、太微垣及春季大三角示意图
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"title": "二.璇玑玉衡"
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璇玑玉衡，有时是指观天仪器，有时又指北斗星。因为璇玑玉衡是北斗星的组成部分，北斗星从斗口到斗柄依次为天枢、天璇、天玑、天权、玉衡、开阳、摇光（按国际通用星名依次为$\upalpha$ / $3 、 \gamma 、 8 、 8 、 5 、 \gamma )$。神奇迷人的北斗，常引起人们的无限遐想，各种传说也留存于古籍与民间。 廿四史中的《史记》就有“璇玑玉衡，以齐七政"语。以后史官也多有记述。 在《封神演义》等古代文学故事中，北斗是由黄天祥（天罡）、比干（文曲）、窦荣（武曲）、韩升（左辅）、韩变（右）、苏全忠（破军）、鄂顺（贪狼）、郭宸（巨门）、董忠（招摇)几位星君组成。一些书籍对北斗还有如此称谓：第一日司命，第二日司禄，第三日禄存，第四日延寿，第五日益算，第六日度厄，第七日上生。道家对北斗很是崇敬恭拜，民间有关北斗的传说更是各放异彩，这里选摘两段，与大家分享。
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"title": "(一)魁星与春秋笔"
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北斗的第一颗星称天枢，也叫魁星，有时也将斗口的四颗统称魁星，又称为“斗魁”，在神话中是主宰文章兴衰的神君。道教尊其为主宰文运的神，是文昌帝君的侍神。魁星成为古代读书人除了祭拜文昌帝君之外的又一崇信的神君。 虽然魁星是主管功名科举的，但他的形象却不像白面书生，而是青面挣疗，赤发环眼，头上还有两只角，如同鬼怪一般。他右手握一管大毛笔，意为用笔点定考中人的姓名，左手持一只墨斗,右脚金鸡独立,脚下踩着海中的一条大螯鱼(一种大龟)的头部，意为“独占鳌头”。 魁星手中的那管笔可是很有来历的，那是孔子写《春秋》的圣人之笔。这支笔如何到了魁星手中，其故事记载在《后西游记》中。 话说唐玄奘师徒从西天取回真经后，朝廷重视，大兴佛学之风。可是这些经书逐渐被贪僧歪解，用作骗取银钱。唐宪宗时，唐玄奘与孙悟空就将经书封上，粘在一起，不能翻阅，需要有人到 北斗开阳附近还有辅星 西天“求解”才可以打开封令。这个任务就落到了一位新的唐僧（名大颠，又称唐半偶)的肩上，他还收了又从仙石中蹦出的的石猴孙履真（又称孙小圣）、猪八戒的儿子猪一戒、沙和尚的弟子沙弥为徒，,又像前人一样,踏上了西天拜佛之路。 一天，他们师徒行至玉架山，有一位“文明天王”在此地大兴儒家文明之风，千里之内都受他教化，但他却与佛教为敌，这就必然会与唐长老他们出现冲突。孙小圣虽用金箍棒大战文明天王及他的官兵，却无奈这位文明天王用那只文武神笔，将孙小圣压倒，并活捉了他们师徒。这位文明天王又将笔和金锭压到新唐僧头上，逃出的孙小圣拿不动这笔，救不了师傅。孙小圣动了心眼，去偷听文明天王与妃子说话。文明天王对妃子说：“若要拿此笔，除非天上星辰；若在人间去求，除了我，就是走遍万国九洲也不能够。” 小圣听到了这个秘密，马上飞到天宫，来找文昌帝君，请文昌帝君前去解救。文昌帝君查点所管朱衣笔、点额笔、生花笔等，都未丢失。“天聋地哑”报告帝君说，在帝王你接管此文物之前，有一只笔流落在外。 事情是这样的。春秋时大圣人孔子到了晚年，正遇到麒麟献瑞。本来这是吉祥之事，无奈一位樵夫不认识，打死了麒麟。孔子万分悲痛，写上“西狩获麟”，就此停止了《春秋》的写作，将笔丢在地上，史称“春秋绝笔”。这是鲁哀公十四年之事（《后西游记》小说及连环画都写的是鲁昭公十四年，此处笔者按《春秋》中载：“哀公十有四年，春，西狩获麟”而改）。往事过去千年，到唐宪宗 时，那个麒麟化身为“文明天王”，统辖玉架山千里之地，使用孔子当年丢下的那支“春秋笔”，文兴儒风，武扫异端。怪不得唐半喝所掌握的佛学文章与小圣金箍棒的武力也抵挡不住这管圣人之笔啊！ 文昌帝君听后，派人到北斗处找来魁星助小圣。小圣见那魁星光着脚，面目发蓝，形状丑陋，还跳来跳去的，没个斯文样，就对帝君说，还是请你老帝君亲自去吧。帝君对小圣说，你所见到的那些文人表面斯文，肚里却空空，而这魁星外表奇怪，内里却满腹文章，乃天下第一文星。 帝君告诉魁星前去解救这个唐僧，并对魁星说，那文明天王原为瑞兽麒麟，现在兴文明儒风，除了排斥佛教，其他并无失去本性，只将笔和金锭拿回，让麒麟隐去，不要伤其性命。 魁星随小圣按落云头，降落玉架山，来到唐半偶面前，猪一戒和沙弥正守护左右。魁星来到，照耀出一片雪亮，唐僧头上的神笔也放出异彩。魁星满心喜欢，围着唐长老跳起舞来，跳得那春秋笔文光四射。魁星轻轻拿起，又将金锭收好。惊醒的文明天王跑到前殿，正要发作。就听魁星和小圣对他说道，文昌帝君念你麒麟儿是个瑞兽，不对你加刑，令你隐去，等待圣人出现。麒麟听后，隐退而去。 魁星点斗图 唐半偶师徒继续西天求解之路，后来求解开经是为后话。魁星得了金锭与春秋神笔，从此就成了右手执笔，且独立之像，这春秋笔也成了点状元之笔，各地也纷纷建起魁星楼，兴文开智。魁星传说就讲到这里，下面就说说玉衡星君。 连环画《后西游记》上的魁星、唐半偶、孙小圣、麒麟儿 玉衡的化身：艾蒿、菖蒲与桃
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"title": "(二)玉衡化身草木仙药"
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很久以前,有一年邪风、瘴气、病虫污秽凝聚成恶魔,降灾散染蛊毒瘟疫,危害人畜,并在五月初五剧烈发作。神农炎帝得知，正为此事着急，北斗中玉衡星君挺身而出，愿经历移筋挫骨之痛,献出自己的三个化身,分别变为艾蒿、菖蒲与桃，去救助凡间，然后用真身与神农一道，向这三种植物传达功力，并由神农变为老翁模样，向人间传授用法。当五月初五鬼怪病魔向人间降灾时，人们将这些枝叶挂在门帽或窗框，这些宝物靠玉衡神功，化为灵无(qi读气,意也同)射出,艾蒲变成神鞭仙剑,斗邪斩魔。此三物还可入药，解除患疾，以后便有平时以这三种植物为药、端午挂蒲、艾、桃的民间习俗，并流传至今。菖蒲与桃在有些古籍中如《春秋运斗枢》还真有玉衡所化的记载。 以上只是讲了民间有关北斗中的魁星和玉衡的一种传说，有关北斗故事还有很多。顺着斗柄划一条弧线延伸，便来到青龙头部，夏季傍晚正是观赏青龙飞腾南天的好时机，我们就来听一下有关青龙的故事。
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"title": "三.氏土貉贾复与翠钻珠（绿钻石）的故事"
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当北斗星柄以弧形延伸指向大角和角宿，便是苍龙（亦称青龙)的头部,是中国古星区划四象之一，由角木蛟、亢金龙、氏土貉、房日兔、心月狐、尾火虎、箕水豹这七宿构成。 在中国古代书籍及民间留有角木蛟、亢金龙、氏土骆等星宿许多神话。此处点来一位，听一段氏土骆的故事。 氏土骆又称氏宿，主星四颗，在国际星名中的天秤座，由氏宿一、氏宿二、氏宿三、氏宿四组成。《封神演义》姜子牙封神，将 东方青龙七宿心月狐又称西斗，说是四星，一般肉眼只见三颗 万仙阵亡的高丙封为廿八宿中的氏土骆。在《西游记》里的廿八宿故事中，氏土骆曾多次帮助孙悟空降妖,救出唐三藏。 据民间传说，姜子牙封高丙为氏土骆时，赠送了一颗绿钻石，又叫翠钻珠。这颗宝珠,可以增强智慧与武功,还有神力驱邪避险，保护身体。在氏宿的四颗主星中，氏宿四就是那颗绿宝石，即翠钻神珠，这是一颗惟一能被我们肉眼看到的绿色星星。 过了千年之后，正是西汉末年，天帝令氏土骆下凡，并允许随带这颗翠钻神珠。氏土骆于贾家出生，名贾复，字君文。在东汉演义、光武刘秀传中的氏土骆就是文武兼修的贾复。 贾复从小聪明好学，精读《尚书》,且文武兼修。他的老师李生对其门人说：“贾君之容貌志气如此，而勤于学，将相之器也。”（《后汉书·贾复传》） 贾复长大后，正逢义军涌起反对王莽统治，他投奔刘秀的汉军。在刘秀麾下，勇冠三军，多次为刘秀及其他战将解围救急，是位“常胜将军”。特别是贾复靠“翠钻珠"护命，勇闯联营，连斩数将，更是在民间喜闻乐道。 好了，这次就说到这里，下次旅游秋季古星见。$\left. \left| \bar { \rho } _ { i } \right| \right.$ 氏土骆贾复与翠钻神珠
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"title": "诗词歌赋中的星座世界（二科转星移"
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口王玉民
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"title": "北斗七星的周日视运动"
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人们对北斗七星最关注的事情之一，就是北斗七星每天绕北极的转动。如果我们在夜晚长时间地观察，就会发现随着时间的推移，北斗七星逐渐会转过一个角度，这是地球自转形成的日月星辰东升西落现象在北极附近的体现。在我们中纬度地区的人看来，因为北斗离北极很近，所以它不再东升西落，而是绕北极转圈子，一昼夜恰好转一圈。在古今的各种文学作品中，经常用“斗转星移”这一类字眼表示时间的流逝，在诗词中表现得尤其明显。 戴复古的《海月星天之观》所写即是他观察到的这一现象。他登临的是一座海边高耸的道观，这道观巍然屹立，像凌款台一样高大（凌歆台是南朝宋孝武帝建的避暑离宫，在今安徽省当涂县，款，xiao，暑气)。到了晚上，抬头望天，他体会到了宇宙的雄健动力：一轮皓月从大海的波涛中升起，满天星星在北斗七星的带领下绕着北极缓缓转动。 如果只是晚上短时间观察北斗，是很难看出北斗转动的，也不容易体会“斗转星移"的时光流逝感，所以古代大多数通过北斗描绘夜晚时间流逝的诗句，描写的 都是半夜后至天亮前的时间段，我们可以用以下几例说明之： 儿童强不睡，相守夜欢哗。坐久灯爆落，起看北斗斜。(【宋】苏轼《守岁》） “守岁”是中国除夕的传统风俗，人们吃完年夜饭后一夜不睡，迎接新年的到来。诗中写道：贪睡的孩子们也都打起精神，聚在一起喧闹，驱赶睡意。诗人久坐之 图1北斗七星的周日视运动，1小时在天空偏转15度，如果晚上看到它在上面的位置，黎明前就转到下方了。 后，忽见灯盏已经油枯芯尽，再出外看天，发现北斗星已经转了大半个圈，斗柄倾斜过去了——这肯定是后半夜的景象。 秋天如水夜未央，天汉东西月色光。愁人不嘛畏枕席，暗虫唧唧绕我傍。荒城为村无更声,起看北斗天未明。（【唐)张籍《杂曲歌辞·秋夜长》） “央”是“尽”的意思，“天汉”即银河。与苏轼的喜庆守岁不同，这几句诗写的是主人公在秋夜里住在荒村，耳听虫声，忧愁难眠的感受。由于没有打更的声音，他只好起床观天，只见北斗已经转了很大角度，但天还没亮呢。 北宋词人周邦彦的《蝶恋花·月皎惊乌》是一首著名的词，其中也写到了天亮前的北斗星，全词如下： 月皎惊乌栖不定。更漏将残,輕牵金井。唤起两眸清炯炯。泪花落枕红棉冷。 执手霜风吹粪影。去意，别语愁难听。楼上阑干横斗柄。露寒人远鸡相应。 这首词写的是情人在清晨离别时的愁绪，“更漏将残”说明已近五更，天快亮 了，井边已有人打水,树上的乌鸦也被升起的下弦月惊得睡不着。经过一番缠绵，行人终于上路了，送行者挥手告别，抬眼望，北斗七星已转到楼头横卧，远远听到雄鸡的叫声，这回天真的要亮了。 南宋诗人显公溯有《秋日送客梁山道中》: 东行二十里，斗落参复横。晨光明紫霞,银潢淡疏星。 此诗里的主人公比前词的主人公还够意思，他不但早起，还亲自送客人上路，一送送了二十里。抬头看，北斗七星已经落在山后了，只有参宿三星还横在天空，已是“天文晨光始”时候。东望，天边已现出紫霞，星星也淡下去了—一天已经开始亮了。 图2古代使用的地平方位名称。注意，这是“地”图，不是“星”图，若想对上北斗七星指示的方位，还要在头脑中作一下“变换”。
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"title": "一北斗七星的“周年视运动”"
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如果我们每天晚上在固定的时间观察北斗七星，会发现它的位置在逐渐发生变化，这是太阳的周年视运动造成的。太阳在固定的星空背景中慢慢移动，一年沿黄道行走一圈，这就是太阳的周年视运动。由于我们是以太阳落山为黑夜标准的，所以在不同的月份、不同的季节，我们看到的星空就会有所不同。拿北斗七星来说，在春、夏、秋、冬不同的季节，天黑后我们看到的北斗位置，就有东、南、西、北之别。古人早就注意到了这一现象，古书《冠子》中有一段著名的话：“斗柄东指，天下皆春；斗柄南指,天下皆夏；斗柄西指，天下皆秋；斗柄北指,天下皆冬。"因此,如果晚上观察北斗七星斗柄的指向，还可以确定季节。我们不妨把这种北斗七星晚上在不同季节改换位置的现象也称作北斗七星的“周年视运动”。 以下我们分斗柄“春”“夏”、“秋”、“冬”所指，看一看古人在诗词中是怎样描述这一现象的。 玉烛光明正旦好，斗柄东回春太早。岭寒犹锁去年梅，江暖新催今岁草。（【北宋)杜安世《玉楼春》） 词写的是早春，江虽暖，岭尚寒，但斗柄已从指北转向了朝东的方向。 早春时节，比如农历正月，斗柄是不是已经指向正东了呢？不是，这时的晚上，斗柄尚在东偏北$3 0 ^ { \circ }$左右的位置，古人称这个方向为“寅”方，过去春节贴对联，有一个横联叫作“斗柄回寅”，就是这个意思。古诗中也有这样写的，唐代诗人刘长卿的《岁日作》写道： 建寅回北斗，看历占春风。律变沧江外，年加白发中。 “建寅”即农历正月。“律变”，古人知道音律是特别有规律的，而天体的运行也有规律，所以就认为二者有关联，称“律历”，所以“律变”就是季节改变的意思。 “建寅”等等说法实际是一种系统的计算月份方法，斗柄指向“子”（正北），则建十一月（冬至月），指丑建腊月，指寅建正月··以此类推，所以南宋末年唐泾有诗句：“频罗建构移北斗，何人持节救东瓯”，就是用的这一说法。 再看北宋王安石的两首小诗： 御柳新黄已进条，宫沟薄冻未全消。人间今日春多少，只看东方北斗。(《御柳》) (《御柳》) 攀路行看斗柄东，帘垂殿阁转春风。树林隐翳灯含雾，河汉歆斜月坠空。（《季春上旬苑中即事》） 图3北斗七星的周年视运动”，晚上观察北斗七星斗柄的指向可以确定季节。 图5北斗七星可兼作“钟”和“历”。左图是3月15日北斗七星在天空不同时刻的位置，观察枢、璇二星的指向可以确定时间；右图是一年中不同月份每晚20点北斗七星的位置，观察它们的位置又可以确定季节。 第一首诗写的是早春,御道上的柳树刚刚冒芽，显得发黄，但宫沟的冰冻还没有全消呢！第二首还是写在御道上看斗柄东指，但这时已是季春三月，春风扑面，绿树隐映，到处是一片春光了！ 写夏夜斗柄南指的诗,如唐代刘禹锡的《初夏曲》： 铜壶方促夜，斗柄暂南回。稍嫌单衣重，初怜北户开。 铜壶，这里指古代的计时仪器“漏壶”。诗中说，初夏来临，仿佛是漏壶的滴水声，把黑夜催短了；“暂”是初的意思，斗柄也初步指向南方；诗人渐渐觉得单衣也热得穿不住了，开始喜欢打开北窗，让屋里凉快凉快。 到了秋天，诗人就这样写了： 天回北斗挂西楼，金屋无人萤火流。月光欲到长门殿，别作深宫一段愁。（【唐李白《长门怨》） 这是李白的一首比较著名的诗。长门，汉代宫殿名，是汉武帝的陈皇后失宠后的居住地，陈皇后当年曾被“金屋藏娇”，后来则被打入冷宫。古诗中提到“流萤”一般都是在描写秋夜，“北斗挂西楼”即斗柄西指，这正是秋天晚上看到的天 象。李白另外还有几句诗“沈弟欲行凝弟留，孤飞一雁秦云秋。坐来黄叶落四五，北斗已挂西城楼”（《单父东楼秋夜送族弟沈之秦（时凝弟在席）》）,写的也是秋天傍晚时节。 到了深秋，斗柄会转向西偏北了： 璇构西揭将指乾，商飙万里清无边。亭亭东岘耸苍玉，双溪露净银河鲜。（【南宋)陈起《寿礼部乔文昌》） “揭"是举，乾是西北方向，第一句说斗柄西举，正指向“乾"的方位。“商”即秋风，后两句则是写东山苍翠、水落石出以及秋高气爽等等的景象。 北宋大诗人陆游有这样两句诗，大家看看符合不符合天象： 北斗离离柄渐西,披衣出户听晨鸡。（《六月十八日立秋未旦起行山园口占》) 时已立秋，斗柄西指是对的，但这应该是晚上看到的天象。而诗人披衣出门，听见晨鸡已叫，诗题中也强调是“未旦”，正是黎明时分，北斗这时恰恰又转了半圈，斗柄“东指”才对。可见诗人没有真正观天，只是根据“斗柄西指，天下皆秋”的说法想当然而作。 斗柄北指的例子，我们可以举著名的《古诗十九首》中的几句： 明月皎夜光,促织鸣东壁。玉衡指孟冬,众星何历历。白露沾野草，时节忽复易。 促织即蟋，“玉衡”本是北斗七星的第五颗星的名字，这里代表斗柄。“孟冬”即立冬时节，相当于农历十月，在方位上是“亥”位，在北偏西$3 0 ^ { \circ }$。冬天的晚上，北斗七星位置最低，如果是在黄河流域以南观测，北斗实际已没入地平线以下了，所以“斗柄北指"的景象，如果不是在塞北地区，是很难真正看到的。
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{
"title": "北斗可以“倒看”吗？"
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由于北斗七星总绕着北极转，在中原一带看来，它最低可以没入地平线下，最高也到不了天顶。那么它有没有可能转到天顶，甚至高过天顶，转到南面去呢？在我们的纬度看，这是不可能的。敦煌曲子词中有一首民间词作《菩萨蛮》： 枕前发尽千般愿，要休且待青山烂。水面上秤锤浮，直待黄河彻底枯。 白日参辰现,北斗回南面。休即未能休，且待三更见日头。 图6霍去病倒看北斗 词作者以六种不可能出现的自然现象，极其夸张地表现了他（她）对爱情的忠贞。这六种自然现象中，三种是天象：参，即参宿（在猎户座）,辰，指心宿（在天蝎座),这些星星在白天是不可能看见的；三更是半夜子时，不可能见到日头；北斗转到南面，更是谁也没见过。 其实这六种自然现象除了“水面上秤锤浮”以外，都是有可能实现的：长久的风化作用终会导致“青山烂”；黄河断流更是近年常发生的事；日全食时就会“白日参辰现”北极圈一带的夏天也会“三更见日头”；那有没有这样的地方，站在那里能看到北斗星转到南面呢？有。 古人早就发现，越往北走，北极星就升得越高，当然北斗星也会同样升得越高。那么如果继续往北走，北斗星会不会高过头顶，向南偏去？会的。古人行军打仗或出使匈奴深入到高纬度的漠北一带时，就见到过这种景象，以下是一个传说的“霍去病倒看北斗”的故事： 霍去病是西汉年间的一位大将，河东郡平阳(今山西临汾)人。那时，北方的匈奴经常对汉朝边境进行掠夺。霍去病18岁时，被派遣领兵北征匈奴，他率领800名骑兵冲入敌阵，一气斩杀匈奴兵两千多人，生擒匈奴单于的叔父，威名勇冠全军，被汉武帝封为两千干五百户冠军侯。 几次胜仗后，匈奴的军事力量大大削弱，不得不退到遥远的大沙漠以北地区。公元前120年的秋天，一万多匈奴骑兵又向南进犯，深入到右北平地区（今河北平泉一带）烧杀抢掠，汉朝边民上千人死于 匈奴铁骑之下。于是汉武帝决定远征漠北，彻底消灭匈奴军队。 这年，汉武帝调集10万骑兵以及步兵辙重队几十万人，由大将卫青和霍去病率领,分东、西两路向漠北进军。霍去病率军从代郡(今山西代县)出发，在大沙漠地带纵横驰骋，行军两千多里，终于捕捉到敌军主力。于是霍去病指挥汉军发动猛攻，一场激战开始，飞箭如雨，长枪象稻草一样折断，莽莽草原，弃尸累累，山河变色，日月无光。几天血战之后，汉军终于胜利。这场战役，歼敌七万名，匈奴左贤王部几乎全军覆灭。霍去病率军乘胜追击，一直追到狼居胥山（今蒙古国境内德尔山或杭爱山)。为庆祝这次战役的胜利，霍去病率众在狼居胥山顶积土增山，举行祭天封礼。 晚上他在营外散步，抬头仰望北斗时，吃惊地发现，北斗七星已经越过天顶，偏向南方了。他第一次看到倒置的北斗七星图案，第一眼几乎都没认出来，他赶忙招呼将士们一同观看，大家都对这奇特的景象喷喷称奇，觉得天圆如盖，地方似棋，宇宙奥妙,不可尽言。随后，霍去病又在附近的姑衍山举行祭地禅礼，并登临北海（今贝加尔湖），刻了一块记功碑，埋在那里，然后凯旋还朝。这就是“霍去病倒看北斗”的故事。可惜霍去病回朝后不久就因病去世,年仅24岁。 贝加尔湖的纬度大约是北纬$5 5 ^ { \circ }$北斗星上中天时就已转向南天了。这对于生长在中原地区的人们来说，确实算个稀奇事。 霍去病倒看北斗的故事没有给我们留下诗篇，但“倒看北斗”的景象却经常被后人在诗歌中感叹，特别是在写到北方少数民族时，如唐代诗人刘商《胡十八拍》诗的第六拍： 怪得春风不来久,胡中风土无花柳。天翻地覆谁得知,如今正南看北斗。姓名音信两不通,终日经年常闭口。是非取与在指挥，言语传情不如手。 《胡筑十八拍》原诗据说是汉代蔡文姬所作，写她被掳到匈奴12年的痛苦辛酸。这里的《胡筋十八拍》是刘商仿作，他感叹胡地寒冷荒凉，与当地人语言不通，只好用手指比划，常年闭口和哑巴一样。 站在原野抬头看，北斗居然跑到了正南方，这与中原简直是两个天地！ 北宋王安石也仿造过《胡筑十八拍》，第五拍也写了倒看北斗： 如今正南看北斗，言语传情不如手。低眉信手续续弹,弹看飞鸿劝胡酒。 不过这四句诗都是现成的：前两句是刘商的,第三句是白居易《琵琶行》中的，第四句是王安石自己在他著名的《明妃曲》中的句子。 由此，古人以北斗是否能到达天顶为界，把世界分成“斗星南"和“斗星北”。匈奴以及更北方，称“斗星北”。唐人杨巨源有诗“茫茫斗星北，威服古来难”（《和吕舍人》），就是指用武力征服北方少数民族的艰难。 汉化地区称“斗星南”。《新唐书·狄仁杰传》有“狄公之贤，北斗之南，一人而已”的说法，“北斗之南”就指整个大唐，甚至包括东、西、南更远的地方，意思是在这个范围，狄仁杰的贤，无人能比。陆游有诗《送张叔潜编修造朝》：“此士名高北斗南，眼中独许我同参。匆匆却作临分恨，一月何曾笑二三。”也是用同样的手法称赞对方。日本过去有人作汉诗，有“北斗以南皆帝州”句，显然也是从这儿学来的。A （责任编辑张恩红） 图4人间今日春多少，只看东方北斗构 (续二） 口高瞻
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"title": "章动与极移"
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地球的自转实质上是地球作为一个天体绕质心作“定点转动”，地球又与它的卫星月球一起绕太阳公转，绕地月的共同质心作旋转运动。因为地一月系统的质心在地球本体内，故使地球自转轴的方向既在空间变化，又在地球的本体内变化；空间变化表现为“章动"和“岁差”；本体变化表现为地极的迁移（如周年极移、钱德勒摆动等)。举例来说，当一个陀螺的自转角速度不够大时，则除了自转和进动外，陀螺的对称轴还会在铅垂面内上下摆动，称为章动（nutation)。由于岁差和章动的共同影响，使得天极绕着黄极在天球上描绘出一条波状曲线。章动的天文概念，是指地球自转轴在空间方向的周期运动，而地核的惯性摆动会造成地球自转轴的空间定向变化，在天球上表现为天极围绕其平均位置作周期运动。 章动表现为地球运动时地轴向天空划的圆圈并不规整，就是说地轴在天空上的轨迹根本就不是在圆周上的移动，轨道呈锯齿状，即地轴是在作周期性的摆动，摆幅大约为为$9 ^ { \prime \prime }$。章动的主项是幅度为$9 . 2 2 "$的18.6年周期项，另外还有叠加在此项上的$0 . 5 5 "$半年项，以及0.09"的半月项等。有研究者认为，地核对地月质心的离心力可使地球质心发生偏移，章动幅度9.22"的18.6年的主周期项和$0 . 0 9 ^ { \prime \prime }$的半月项都与月球运动有关；而章动 地球自转、北极星、北天极和章动示意图 幅度$0 . 5 5 "$的半年项与地球绕太阳运动有关。 有研究认为，月球轨道面（白道面）位置的变化是引起章动的主要原因。月球轨道对黄道的升交点黄经的变化周期约18.6年，章动中最主要的一项就具有这一周期。章动使得春分点各自的平均位置产生周期性的振荡，振幅分别可达 $9 . 2 2 ^ { \mathfrak { u } }$的18.6年周期项 $1 7 " 2$和$9 ^ { \prime \prime } 2$。因而使得天体的坐标如赤经、赤纬等都发生变化。观测表明，地球公转并不是匀速运动。这是因为地球公转的轨道是一椭圆，最远点与最近点相差约500万千米。当地球从远日点向近日点运动时，离太阳越近，受太阳引力的作用越强，速度越快。由近日点到远日点时则相反，运行速度减慢。 地球自转轴的方向在地球的本体内变化表现为地极的迁移（如周年极移、钱德勒摆动等）。极移是地极移动的简称,其定义为地球瞬时自转轴在地球本体内的运动。早在1765年,瑞士数学家和物理学家莱昂哈德·欧拉(LeonhardEuler，1707年～ 1783年)在假定地球是刚体的前提下，最先从力学上预言极移的存在。一直到1888年德国的屈斯特纳才从纬度变化的观测中发现极移。1891年，美国天文学家张德勒进一步指出，极移包括两个主要的周期成分：一个是近于14个月的周期；另一个是周年周期。前者叫作张德勒周期，这种极移成分是非刚体地球的自由摆动。极移的周年成分主要是由大气作用引起的受迫摆动。 所谓极移,可进一步通俗地说，是因地球瞬时自转轴在地球本体内部作周期性摆动而引起的地球自转极在地球表面上移动的现象。其表现为极点的$\pm \, 0 . " \; 4$即相当于24米$\times 2 4$米范围内循与地球自转相同的方向描划出一条时伸时缩的螺旋形曲线。极移包括两个主要的周期成分：一个近于14个月周期，称为张德勒项，这是弹性地球的自由摆动；另一个是周年周期，称为周年项，这是由大气环流引起的受迫摆动。此外，还存在长期极移以及周期为一个月、半个月和一天左右的各种短周期极移。 地极坐标要由天文观测测定，而极移使地面上各点的纬度、 经度和方位角都发生变化。地极坐标为天文、大地测量、地球物理、空间科学等实用或研究部门所需要。极移机制的因素包括太阳、月球引力和大气、海洋等的作用，也涉及地球内部结构的各种理论模型,因此极移研究与地学学科有密切的联系。为了测定地极位置，1967年国际天文学联合会及国际大地测量和地球物理联合会决定，采用$1 9 0 0 \sim 1 9 0 5$年地球转动极的平均位置为参考点，即国际习用原点 CIo(ConventionallnternationalOri-gin)。极移可用转动极相对CIO的位移来表示。其轨迹不规则,但用频谱分析法可从中分析出不同周期的分量。通过大约80年来极移数据的分析,得到一个14个月的分量（振幅约为$0 ^ { \prime \prime }$ 2)和一个一年的分量（振幅约为$0 ^ { \prime \prime } \phantom { \rule { 0.3 em } { 0 ex } } 1$ )，前者即钱德勒摆动，后者为周年变化。此外,还有长期变化和数量微小的短周期变化。由于极移，地球各地的纬度、经度和离心力发生颤动式变化，影响地壳运动。 极移是研究地球自转的一个重要的内容。极移机制的因素有外部因素和内部因素两类。外部因素包括日、月引力以及大气和海洋的作用，内部因素则涉及的各种理论模型。因此,极移研究与气象学、海洋学、地球物理学、地质学等地学学科有密切的关系。有的研究者认为，地极周年极移及钱德勒摆动等，是地月系的整体轨道运动中地核对地月系质心的离心力所引发。月球在天球上循白道的运动，它将受到太阳、金、木、水、火、土等行星的引潮力、引力等作用。地月系的质心在地球体内距离地心4671千米处。地月质心在循白道运动过程中，具有较大自由度的地核对地月系质心的离心力使地球质心发生偏移，从而促使地轴跟随一起摆动。地球自转轴在本体内的变化表现为地极周年极移及钱德勒摆动等。地极的周年极移显然与太阳有关。太阳对月球的作用在近日点与远日点不同，会影响地月之间的距离，也影响地心离地月质心的距离；由于包裹在液体外核的地球固态内核有较大的自由度，地球内核对地月质心存在着惯性离心力。因此在近日点与远日点，地球内核对地月质心存在的惯性离心力也不同，就出现以周年为周期的地球液核惯性摆动。 有研究者认为岁差的起因也是地球液态核的惯性摆动所引发，内核的离心运动冲撞地慢好比车轮的刹车，使地慢（壳)转速减慢，且在地球自转的同时形成了地球自转轴围绕黄道轴向西进动，形成岁差。由上述可以看出，地球的公转和自转是许多复杂运动的组合，而不是简单的线速或角速运动。有人比喻地球就像一个体弱的老人，一边时快时慢、摇摇摆摆地绕太阳运动，一边又颤颤巍巍地自转着。另外，地球还随着太阳系一道围绕银河系中心运动，并随着银河系在宇宙中运动。
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"title": "日本大地震导致：地轴位移25厘米，一天缩短1.8微妙，本州岛东移2.4米"
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最近新闻媒体报道，3月11日袭击日本的大地震造成了地球上的一天长度发生变化，大地震加快了地球自转，从而缩短了一天的长度。据美国宇航局喷气推进实验室的地球物理学家理查德·格罗斯(RichardGross)的估算，一天时间缩短的幅度大约是1.8微秒（1微秒等于100万分之一秒）；此外，大地震还改变了地球的整体质量分布。 根据初步的资料分析，美国地质调查局的肯尼斯·霍达特 (KennethHudnut)计算出，此次日本地震使本州岛向东平移了8英尺(2.4米）,并使地球形状轴（figureaxis)改变近17厘米。另据意大利国家地质与地球物理研究所报告说，这场里氏9.0级地震非常猛烈,它导致地球自转轴发生了25厘米位移。需要说明的是,地球的形状轴和自转轴是不同的概念。自转轴是地球围绕其转动的轴，而形状轴则是以地球质量分布为参考的轴，围绕该轴，地球质量呈现对称分布。理查德·格罗斯说："这种形状轴的改变可能会导致地球在自转过程中发生与以往不一样的晃动，但不会改变地球的自转轴空间指向。能改变地球自转轴指向的只有外部引力作用，因此只有太阳、月球或其他行星这样的天体能办到。" 就像花样滑冰运动员用脚尖旋转时会不由自主地摆臂一样，当全球的质量分布发生改变时，地球的自转速度也会发生变化。不过加拿大地质学家表示，这种“非常非常微小的变化”在未来长达数个世纪里都不会被人类觉察到。多伦多大学教授安德鲁·梅尔说，如果从尺子上看，也许你会感觉10英寸（25厘米）是个不小的数字。但是如果你把地球作为一个整体来看，它就显得非常微小，只是瞬间的事情。这只会让昼长改变不到1分钟。地球的倾斜度也会发生很小变化,这会对四季产生影响，不过这种影响非常小，需要非常精确的卫星导航系统才能发现这种变化。 美国地质勘探局认为，此次里氏9.0级地震的震中位于日本东京东北部373千米处，位于仙台东部130千米处，大地震系 日本东部大地震时出现的地裂现象之一，图中的汽车显示了裂缝的宽度比例。（上左图）11日发生的地震非常猛烈，它导致地球自转轴发生微小位移。（上右图）3月11日发生地震和海啸前、后的日本同一段海岸线图像。（下图） 由太平洋板块和北美板块的运动所致。太平洋板块在日本海沟俯冲入日本下方，并向西侵入欧亚板块。太平洋板块每年相对于北美板块向西运动数厘米，正是运动过程中的能量释放导致此次大地震。此次地震前两天曾发生一系列前兆地震。3月9日，在距离此次地震震中不远处发生了一次7.2级地震。目前来看，那次地震是这次大地震的前兆地震。此外，当天早些时候还连续发生了3次震级在里氏6级以上的地震，它们均应为前兆地震。 美国地质调查局的地震学家丹尼尔·麦克纳马拉博士说，这次自然灾害导致日本的部分海岸线发生多达2.4米位移，海床上出现巨大裂缝。他还发出警告说，此次地震还导致该国部分地区的海拔下降，使其低于海平面。他说："你看到一些城市被水淹没,这是因为它们的海拔下降了。地势下降导致海啸来袭时它们被淹没。"此外，美国加州理工学院3月13日发表报告指出，这次日本大地震威力强大，致使日本东部向北美洲方向移动了12英尺（约合3.6米）。根据报告提供的监测数据，迄今与这次大地震相关的里氏5级以上的前震和余震共发生了200次，其中达里氏5级以上的前震有20次。报告认为，科学家从此次地震中获取了大量有价值的信息，让他们更准确地观察到，在地球板块发生移动的地方，地球的构造是如何发生变化的。报告还指出，此次大地震中，许多大楼剧烈摇晃却没有倒塌，这种情况在过去十分罕见，这表明今后应建设具有抗震能力更强的建筑。 关于这次日本东北大地震发生原因，据日本气象厅的新闻发布说,3月11日下午在日本东北－关东发生的里氏9.0级地震，是日本地震记录史上震级最高的一次，属于在板块交界处发生的逆断层型地震。这次大地震与3月9日发生在日本东北地区的里氏7.3级地震属于同一地震机制。因此,3月9日的地震可能是前兆性地震，而本次地震是主震。气象厅地震海啸监视科科长横山博文在记者招待会上说，断层有可能从东北地区沿海延伸到关东地区沿海，长达数百千米，在刚发生里氏7级以上地震后紧接着又发生巨大地震的案例前所未有，此次地震属于“特异事例”。据日本地震学家说，这种级别的地震每1000年日本近海才会发生一次。 英国地质调查局(BGS)的罗杰·穆森博士认为，由于太平洋板块俯冲到日本地下，引发了这次地震。他说：“太平洋板块是组成地壳的最大的构造板块之一，它俯冲到日本地下，引发这次地震。它一直在向下移动，但是由于向下俯冲的步伐被挡住，它停止前进几十年，最后终于断开，它突然迅速向下俯冲，在这个过程中它变弯，突然打破数百平方千米的海床的平静，激起大量水柱。这些水以波浪的形式向四面八方奔涌而去。”今年2月22日发生的新西兰第二大城市克莱斯特彻奇里氏3.6级地震是由太平洋板块被迫下沉到印度一澳大利亚板块引起的。
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"title": "科学家：“超级月亮”不会引发地球灾难"
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据美国太空网3月11日报道，2011年3月19日，月球将比过去19年（自1992年以来)任何时候都要靠近地球，届时月球与地球的距离约为356577.5千米；这种情况（月球最近近地点）在20世纪70年代被占星家理查德一诺勒称作“超级月亮”（或“超级月球”）。这指的是与最近的绕地球轨道吻合度达到$9 0 \%$ 满月时的月亮照片 月亮围绕地球运行的轨道是椭圆形。但由于月亮的运行轨道并不是标准的椭圆，其半长径、空间位置总是不断变化，因此地月之间的距离常常会破纪录。它和地球之间的距离时远时近，一般保持在35.65万千米到40.55万千米之间，地月平均距离约为38.44万千米。 或以上的新月或满月。3月19日这个比例将是$1 0 0 \%$诺勒创造了“超级月亮”这个词语，也是最近有关超级月亮将如何影响地球的网上谣言的始作佣者。诺勒在他的网站Astropro上警告地球人，要做好准备迎接3月16日${ \sim } 2 2$日的“超级月亮危险窗口期”，他声称，在此期间，巨大的潮水、5级以上的地震甚至火山活动都将增多。他说，“看看美国地质勘探局网站，他们标出2011年所有大的地震，你会发现，$7 2 . 7 \%$在我网站上公布的危险窗口以内。新西兰克莱斯特彻奇里氏3.6级地震就发生在超级月亮窗口期的最后一天。” 2011年3月10日，我国云南盈江发生里氏5.8级地震，第二天日本东北部海域发生里氏9.0级地震。近来部分网友将3月19日的“超级月亮”与地震灾难联系起来，引起了一些人的“末日恐慌”。例如有的网友猜测，最近的地震可能和它有关，并举出“例证”说明：前几次“超级月亮”分别发生于1955年、1974年、1992年以及2005年。而这几年全都发生过极端天气事件：1974年圣诞节的“崔西”飓风，曾让澳大利亚达尔文市变成一片废墟；2005年1月“超级月亮”前两周，印尼大海啸造成数十万人死亡；2011年3月11日在距离“超级月亮”8天时，日本发生了9.0级大地震。对于上述说法，科学家们得出的是相反的结 论。一些科学家指出，占星术并不是真正的科学，它仅仅是将天文现象和神秘事件牵强地联系在一起而已。 简单说来，月亮围绕地球运行的轨道是椭圆形。但是由于月亮的运行轨道并不是恒稳不变的，其半长径、空间位置总是小有变化，因此地月之间的距离时远时近，一般保持在35.65万千米到40.55万千米之间，地月平均距离约为38.44万千米。比较来说，当月球运行到最近的近地点，天空中的月球自然看起来略显明亮和稍大。在最远地点时，它自然会略微显得小些。科学家认为，在月球位于近地点时，月球的引力与其他时候相比并没有发生特别明显的变化，不足以改变潮汐的高度，也不足以提高自然灾难发生的可能性。 美国加州理工学院天文和行星研究系荣誉教授彼得·戈德赖西指出，他和其他几位科学家已经研究月球几十年，从未发现所谓“超级月亮”导致了这些自然灾难。在正常的情况下，月球与地球之间距离的远近变化已经在地球上产生了影响，如月球可能会导致海洋的潮涨潮落。戈德赖西说，关于月球最接近地球时是否会引发地震的研究很多，但都没有发现任何确凿的证据。这种观点认为，地球内部的压力积聚到一定时候，只要一小部分的额外引力就可能打破平衡，导致地震。美国航天局行星项目负责人戈登·约翰逊幽默地说，最大的区别完全是表面上的,3月19日的月亮将是值得观看的景色，因为那将是今年最亮的满月。对于诺勒等人的说法，他希望人们不要随便什么都信。他说：“我们生活在信息流传非常迅速的时代。所以我只想说，调查研究后再做判断。美国地质勘探局科学家表示，你可能根本感受不到任何影响。这种影响可能介于根本没有影响与根本看不到的程度之间。因此也不会引发所谓灾难。额外的引力可能来自月球。但两者之间绝对没有关系。事实上，面临发生震动危险的不是地球,在月球上有与近地点相关的地震活动，“阿波罗”号的宇航员留在那里的地震学仪器侦测到这些情况；虽有影响，但并不大；月球确实在近地点时发生震动。 全球每天都在发生地震，一年大约发生500万次，其中大约5万次可被感知，每年可造成破坏的地震约有1000次，而里氏7级以上大地震平均一年发生十几次。月球的引力通常在地球上产生较小但可测量的潮涨潮落，但在满月或新月时，潮汐最大。华盛顿大学地震学家、环太平洋西北区地震网负责人约翰·维达尔介绍说，“不管是月球还是太阳，都会对地球产生一些压力。当它们排成一线时，也就是当满月或新月时，地震活动的强度会有不超过1%的增幅，相应地，火山活动也有轻微的增强。”地震活动对潮汐的影响在缓冲带最明显，,如环太平洋西北区。华盛顿大学另一位地震学家威廉一威尔考克解释说，“当出现低潮时，海水变少，因此海床的压力就更小。”威尔考克认为，低潮时缓冲区的地震活动比当天其他任何时候的强度要大$1 0 \%$以上。不过,他从来没有观测到地震活动与满月或新月时低潮之间的联系，而维达尔也只观测到一些较小的联系。 英国太空史学家和作家大卫·哈兰德博士说：“在近地点时，月球会比平均距离更靠近地球大约3万千米，但这与地球灾害事件完全无关。”对“月球靠近近地点会导致地球上发生自然灾害“的说法，英国布里斯托尔大学的地震学家乔治·哈尔弗瑞齐教授相当轻蔑地说：“这完全是胡说八道。月球不会引起地震。如 果月球能引发‘大型”地震，它每年就会引起数百万次‘小规模”地震。然而并没有这种情况发生，因此月球不会对地球产生任何影响。”此外，英国普茨茅斯大学地球科学项目经理约翰·威哈雷说：“月球的轨道变化和地震发生的次数及级别没有必然联系。事后根据各种因素把地震和这种变化联系起来并不难，不过这没有科学依据。解决这个问题要面临的真正考验是观察全球在同司一天发生的不同级别的所有地震。任何与月球轨道的联系都必须建立在对众多地震进行研究的基础之上，而不是一次大规模地震。我们至今还未发现它们之间存在这种联系。” 北京天文馆馆长朱进也否定了“超级月亮”引发地球灾难的说法。他在接受媒体采访时表示，天文学上不存在“超级月球"这一名词，月球绕地球沿椭圆轨道做周期性运动，所以会产生“远地点"和“近地点”，换句话说，月球每个月都会离地球“最近”一次，而每次“最近”的时候差异其实是非常小的。“这些微小的差别根本不足以引起地震、火山爆发等。” 中国地震局地球物理研究所副所长高孟潭说，对于天文、气候等现象与地震、火山等灾害性事件之间的关联，目前在世界范围内还没有相关的研究成果。根据已有的研究数据来看,地震、火山的发生规律与所谓的“超级月球”发生的年份之间没有明确关系。据高孟潭介绍，中国地震局地球物理研究所专家曾研究了1900年以来死亡千人以上的灾害性地震的时间序列：1900年以来死亡千人以上、万人以下的地震事件总计108次，平均每年发生一次,死亡万人以上的地震事件总数为31次,平均每3.5年发生一次。高孟潭说，从时间轴上看，此类地震发生分布比较均匀，与所谓“超级月球”之间并无明确的对应关系。高孟潭还列举了一些事例加以说明。 3月20日凌晨3时，“超级月亮"如约现身。按照之前的天文推算,北京时间3月20日凌晨2时10分,地球运行至月亮和太阳之间，此时月亮恰好直接面对太阳，它可将太阳光全部反射向地球，故呈现俗称的“最圆”；3时许，月亮运行到距离地球最近的位置上，此时月球离地球约35.6万千米。各地许多天文爱好者都在此时观赏了月亮。事实表明，虽说此时月亮按常理确实应比平常看上去稍大一些，但观察表明,对这种微小的差别一般人用肉眼是根本察觉不出来的。雄辩的事实还说明，“超级月亮”根本不足以引起地震、火山爆发等，一些占星者所谓地球灾难和月亮有关的说法是没有科学根据的。$J _ { 2 } \bar { \backslash }$ （责任编辑李良） 地月平均距离约为38.44万千米。3月19日，地球和月球之间的距离将达到19年来的最小值：356577.5千米，人们根本无需担心这会导致地球气候模式有何改变。 2004-12-26 405,363km 29.94 arc-min Altitude @77.8l 2004-07-02 357,448km 33.66 arc-min Altitude @ 21.72: 希腊AnthonyAyiomamitis拍摄的2004年最近和最远的满月。
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"title": "超级月亮”引发的故事"
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口李冰 2011年3月9日，看到英国《每日邮报》网站上的文章：下周的超级月亮会扰乱地球气候吗（Could“supermoon”next week disruptEarth'sweather?）第一次了解到超级月亮的说法，此后密切关注相关报道，好似在倾听一个动人的故事。
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"title": "缘起于占星师"
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据说早在1979年，美国占星师理查·诺勒(RichardNole）就发明了一个词：超级月亮（supermoon）。这个词既通俗又响亮：还带有鼓动性，令熟知超人(superman)故事的人们产生联想，猜想那样的月亮一定与众不同。 大约去年年底，他在网站上发布标题为“超级月亮"的文章，指出2011年3月19日的满月是超级月亮，不仅比平时更大、更亮，而且还会引发严重的地震、火山爆发或其他自然灾害。1974年圣诞节的“崔西”飓风，2004年底的印尼大海啸都是超 级月亮造成的。
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"title": "第一轮反击"
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到底什么是超级月亮？ 实际上，月亮约27.3天沿椭圆轨道绕地球运行一周。也就是说，每隔27.3天，月亮离地球有一次最近，大概两周后，又离地球最远。天文学上，把月亮离地球最近的那一点，叫做近地点（Apogee）,最远的那一点，叫做远地点（Perigee)。最近的距离也不是固定常数，会有些较小的变化。月亮过近地点时，它的月相可以处于任何情况。 从国内外各种媒体的报道中看出，所谓“超级月亮"的定义有几个版本。一、指离地球最近时候的月亮。那么每27.3天，就有一次超级月亮。二、指刚好位于近地点附近的满月（望)或新月（朔）。三、只是指位于近地点附近的满月（望）。倾向于第三种说 法的人数最多。 满月的时候，阴历十五或十六，月亮与太阳、地球处于一条直线上，如果离地球又最近，那么，对地球的影响就会更大，从而会引发灾难。听上去，似乎有些道理。 随着3月19日“超级月亮"的临近，关注“超级月亮"说法的人们逐渐增多。 国外媒体和科学博客积极驳斥。本文开头提到的那篇文章就介绍：抵达近日点的月亮，对地球引力的增加数量极其微小，不足以引起地震和火山爆发。“超级月亮”只是看起来比平时的满月大$1 4 \%$亮$3 0 \%$但是，许多人平时都不太关注月亮，所以，几乎感觉不出有什么不同。随后，其他相关文章，例如著名天文学网站Universetoday也强调“超级月亮"不会引发自然灾害，尤其是美国探索杂志的天文博客 BadAstronomy文章更尖锐地驳斥了这种无稽之谈。 此时,国内大部分媒体没有关注此事件,只有极少数媒体转载了国外文章。
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"title": "惊闻日本地震！"
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3月11日，日本真的发生了9.0级大地震，加上随之而来的海啸给日本本州岛东北沿海造成了巨大的破坏。 真的是“超级月亮”引起了日本地震？大量传言似海啸一般席卷开来。
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"title": "第二轮反击"
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反击的号角再次响起，国外媒体参与者众多，国内多家媒体也主动出击，开始采访天文、地震等方面的专家。国内外的专家 们都异口同声地强调：“不，不是‘超级月亮"导致了日本地震”。 最强有力的证据就是： 2004年12月26日印度尼西亚地震时，距离2005年1月8日月亮达到近地点，成为所说的“超级月亮"的时间，相差近两周，也就是说，这时的月亮正在远地点附近。所以，印尼地震不是“超级月亮"引起的。 再看日本地震前后月亮的情况。3月6日，月亮过远地点，3月11日地震,3月19日月球过近地点。所以，发生地震时，月球离远地点比离近地点近，月亮离地球大约400000干米，比地月平均距离380000千米还远一些！所以，日本地震，也不是“超级月亮”引起的。 科学家们已经做过研究，至今没有发现地震与月地距离存在相关性。
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"title": "尾声"
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3月19日到了。“超级月亮"来了。当天及随后几天，国内外媒体纷纷发布“超级月亮”照片。一轮迷人的圆月悬在全国各地、世界各地的天空中，这正是天涯共此时，同赏超级月！ 今后，人们又多了一个欣赏目标，那就是处于近地点附近的圆月！查了一下，4月17日月亮过近地点，18日，望。所以，记得去欣赏一下4月17日和18日晚上的月亮吧。 当然，这次事件，留给人们许多思考，思考将来如何破除流言、提高科学素质。因为历史经验告诉我们，类似的事件还会发生，人们必须学会如何客观、理性地面对那些不知道从哪里冒出来的标新立异的所谓“超级”概念······A （责任编辑张恩红） # 目前很多天文爱好者都购置了苏州信达公司生产的EQ6Pro赤道仪，无论是目视还是拍摄，它16千克的载重量与高精度的跟踪能力，都使不少同好深感其非常“给力”。优良的性能，也是许多欲购赤道仪朋友心仪的产品。我就该型号赤道仪如何在电子星图指挥下实现GotoStar，与大家分享一下心得。 虽然EQ6Pro赤道仪的控制手柄中有不少天体的信息，但比起StarryNight等 图1 下载，从而做到“所见即所得”，而控制手柄就只能通过坐标输入了；其次，如果使用手柄指挥赤道仪实现Goto-Star，首先需要知道天体的外文名称，而这对很多朋友来说是很痛苦的，所以电子星图的使用无论对目视观测还是天文摄影的朋友来说，这都是一项很有意义的工作。 先来谈谈软硬件部分的设置。 首先需要购买一条RS-232转USB电缆线，如图1，这条线与厂家所给的一条线相衔接，组合成一条线，组合线的一端连接在赤道仪控制手柄上，另一端则插入电脑的USB口(这个USB口要记住，以后不能变换),此时电脑会提示发现新硬件，按照提示安装RS-232转USB电缆线的驱动程序(购买时要注意，一定要选购有驱动光盘的产品)。安装结束后选中桌面上“我的电脑”，右键点击“属性”，在“系统属性”窗口中选择“硬件/设备管理器”，查看一下该USB端口的号数，如图2,记下号数，后面还有用。 然后安装StarryNight5.0到你的电脑上，安装完毕后卸载掉其原带的ASCOM，下载一个ASCOM4.1版本安装。 打开StarryNight5.0，在星图左边的纵向快捷键的最下面选择“Telescope"，在随后出现的窗口中选择“Configure.."如图3,然后在下拉菜单中选择你望远镜的类型，这里我们选择“CelestronTelescopes”，之后点击右边的"Properties..."如图4，按图中所示完成各项参数的选择，其中“Serial Port"就是你刚才记下的USB端口号数，如果你的赤道仪内有GPS模块，你可以把"Has GPS"选项勾选上。 好了，到此我们的软硬件设置全部完成，接下来谈谈具体操作步骤。
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"title": "一.赤道仪的初始校正"
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赤道仪的初始校正包含极轴镜十字线中心点位置校正和极轴镜分划板正确位置的校正。关于这两项校正，大家可以在百度中以“EQ6P赤道仪极轴镜校正及使用方法"为关键词查找一下相关的介绍网页，这里不再赘述。这个工作应该在赤道仪购置后尽早完成，如果赤道仪需要经常搬动，则在半年后重新校正一下。
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"title": "二.极轴的校正"
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关于极轴的校正，我建议在使用极轴镜校正极轴后再利用漂移法校正一下。极轴校正精度提高了，有利于我们后面GotoStar精度的提高。关于极轴镜的校正，大家也可以参照网站上的一些资料。
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"title": "三.利用控制手柄做三星校正"
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在完成上述两项工作后，按照题图所示将赤道仪重锤杆置于指向地面的位置，锁定赤经轴，调整望远镜赤纬轴寻找到北极星。这时的北极星不一定在视野中央，甚至不能出现在望远镜中，这可能是因为种种原因导致主望远镜不一定与极轴镜平行造成的。其实这并无大碍，因为我们随后所要进行的三星校正就是用来消除包含此类情况的一些误差。这时只要通过寻星镜，保证北极星在靠近主镜的位置就可以了(如果相差得很远，就需要详细查找原因了)。 接下来启动StarryNight5.0，再次打开图3所示界面，选择“Configure··/Properties...”，设置好内部ASCOM中的经纬度，再点击StarryNight5.0中快捷按钮P设置软件的经纬度，这两个经纬度要与赤道仪控制手柄的经纬度设置一致，同时校正一下电脑和手柄的时间使之一致。 完成上述工作后，在手柄中选择Setup/Align-ment/3-Star Align，进行三星校正。完成三星校正后，点击图3中的“Connect"命令，此时星图软件会出现第二个界面，如图5箭头所示。移动星图到你三星校正时使用的最后那颗星的位置，你会发现星图上该星出现一个红色的$^ { \prime \prime } + \mathbf { \Omega } ^ { \mathfrak { n } }$，下面还注有“Celestron NexStar iSenes”等文字—一这说明你的望远镜内的目标星被星图锁定了，如图5红色方框所示。 接下来你只要在星图上寻找到你要观测或拍摄的目标，光标指向该目标后(此时光标呈现为箭头形状)，点击鼠标右键，选择“Slew to $x \times x ^ { 1 }$，如图5椭圆框所示。好了！在赤道仪马达柔和的转动声中静候佳音吧！当赤道仪发出“滴”的一声时，表明此次GotoStar完成，你的目标一定就在望远镜中！ 希望与各位同好联系交流。我的联系方式是：MSN：RCY761126@hotmail.com。QQ:510435609。A 自从天文爱好者杂志2009年第2期，刊登了“我国天文光学观测仪器发展概览”一文后，我收到一些天文爱好者发来的信函或电子邮件，尤其是南京的爱好者们，询问自制天文望远镜事。我曾陆续解答过一些提问，但很不系统，也不全面。他们各有各的问题，但把所有的回答加起来也差不多全有了。 近来我把这些答案逐一整理了一遍，又加了些补充，如照片、示意图，完成了本稿，也是对天文爱好者的总答复,从本期《天文爱好者》杂志开始连载登出。本系列的特点是写入了一些新技术：如用本人2003年起就一直研究、应用的以发光二极管为光源的刀口检验头，自己动手可做一台检验仪器，免去了购买较为昂贵的检验设备一一“刀口仪”。一个发光二极管仅0.5元，做起来还方便（见本文），用起来效果也很好，它有很多优点·…·本文用较多篇幅写了主反射镜的磨制、检验方法,给出了多张阴影图照片,供参照。根据以往的教学经验,这些都是学生迫切想掌握的主要本领。至于目镜、寻星镜等可以买的尽可能买，不用花时间在这上面，有的也可以用简单装置代替………·总之主要矛盾是能磨制出主反射镜。文中也介绍了化学镀银的方法、用纸糊镜筒的方法等。 口径确定后，焦距如何选取？对于一个凹球面镜，当恒星光照射到它上面的时候，位于镜面上不同高度的入射光，经镜面反射后，其焦点到镜面顶点距离是不一样的，见示意图1。恒星发来的光可看成是 图1 平行光，因为恒星非常远，最近的恒星距地球也有四光年。在入射高度为$y _ { 1 }$的光,它的焦点在$\mathsf { F } _ { 1 }$，距镜面顶点近；靠近顶点高度为$y _ { 3 }$的光,它的焦点在$\mathsf { F } _ { 3 }$，距镜面顶点最远；而入射高度为$y _ { 2 }$的入射光，其焦点在$\mathsf { F } _ { 1 }$与$\mathsf { F } _ { 3 }$之间。这现象就是有纵向球差存在。它的值Fi到$\mathsf { F } _ { 3 }$的距离即为纵向球差。对于凹球面镜来说，其纵向球差值，约为镜面深度(也称矢失高)h的一半！因此镜面矢高愈小（即镜面的R愈大）,球差愈小，成像愈清晰！因此在$\Phi$值已定的情况下,球差值是随着F的增加而减小，用目镜看时像就愈清楚，但镜筒就愈长！人们认为用目镜在焦面看时，镜面所会聚的波面与理想的波面偏差不大于四分之一可 见光波长时，即$\lambda / 4 ($（所谓瑞利条件，入为所取波长，一般取对人眼敏感的黄绿光， $\lambda = 5 5 0 \mathsf { n m }$ )，成像是好的。根据这一条件可以推出 $$\forall \approx 1 . 5 2 ^ { 3 } \sqrt { \varphi } \cdots \Delta \mp ( 1 )$$其中$\forall \! = \! \frac { 1 } { \mathrm { A } } \, , \mathrm { A } \! = \! \frac { \mathrm { D } } { \mathrm { F } }$ ，称作相对口径,D也就是通光口径$\Phi _ { 0 }$ $\forall \! = \! \frac { \mathrm { F } } { \mathrm { D } }$也叫相对焦距。 我们可以把公式（1)列成表，见下表1。 对于口径150，焦距应为口径的8.1倍，即1215,R为$Z F = 2 4 3 0$，由图2，可以算出矢高$^ { \mathsf { h , } }$从三角形OAB中有 $$\mathrm { R } ^ { 2 } { = } ( \mathrm { R } { - } \mathrm { h } \, ) ^ { 2 } { + } ( \mathrm { \Omega } { \frac { \mathrm { D } } { 2 } } \, ) ^ { 2 }$$ 展开后去掉项$\scriptstyle \mathrm { \mathrm { R } } ^ { 2 }$ h---R--)..公(2) 图 2
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"title": "一，天文爱好者望远镜的磨制"
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1．方案的选定：对于初学磨制望远镜的人，第一架最好做成反射式，因为它造价低廉，磨制容易，仅加工一个面，而其球差值是同样口径、焦距、透镜的1/8,又无色差，可以收到良好的效果。在有了一定经验和具备了一定条件之后，再动手做一架双分离折射望远镜或折反射望远镜，巩固和发展已掌握了的磨制技术，使它为你的天文观测服务。 现以口径为150mm反射镜为例，进行叙述（除特殊注明外，以下均以毫米为单位)。以后用$\Phi$代表反射镜全口径；F代表焦距；R代表球面的半径（曲率半径）。若我们选口径为200也可以，但是若选口径再大，工作量也大，镜筒长，造价较高！ 表1  R用2430代入，D用150代入，可算出$n = 1 . 1 6 ,$镜面厚取D/8到$\mathsf { D } / 6 ,$不能太薄，我们可取$2 0 _ { c }$ 对于球面反射镜来说，知道这些数据就够了。 凹抛物面就没有这一缺陷，它可以使任何入射高度的光焦到一点F,F也称焦点。见示意图3。 玻璃切下来后，还要把它磨圆、磨细、倒角。切割时，工具下降的压力应适当,压力大时切出来的玻璃下边直径大，上边直径小！ 检查内应力可用两块偏振片，按示意图5进行，起偏片的后面用比较均匀的光 图3 对于初学者来说，磨制抛物面要麻烦一些。一般都用长R的球面代替。 但凹抛物面也有缺陷，它在轴上点是没有球差，但轴外点有彗差！随着离开光轴愈远，彗差值愈大。$\uptheta \! \approx \! 3 \mathrm { A } 2 \upomega ^ { \prime \prime } / 1 6$ ,其中 $\theta ^ { \prime \prime }$是离中心为$\omega ^ { \prime \prime }$处的彗差值。如仅用一块凹抛物面为主镜的牛顿（Newton)望远镜，其轴外彗差就是此值。轴外彗差表现为像点不圆，并拖有尾巴，如小彗星状。离轴愈远,尾巴θ愈长。 2.选料、粗磨：磨制反射镜可以选用内应力好的硬质玻璃圆两块，其中一块做工具。这种玻璃圆在市场上可以买到，其外形尺寸与我们所给的相近，两个面已经光亮，外园也基本上圆了、光了，可以不再进行加工。如果是选用大块厚玻璃，还要用台钻把它切圆，切时可以用图4的工具，把它装在小台钻轴上，在工具边缘加金刚砂及水进行切割。 这工具是用铁皮焊的，边缘剪成锯齿形,这一点非常重要，它可以把新的砂及循环水带入，降温，加快切割。中央夹持孔与外园要同心，加砂后旋转速度不要快。 图5 照亮，眼从检偏片后看，旋转检偏片，使整个视场变暗，然后把欲检验的玻璃圆放在二者之间，如果应力不好，就会看到视场中有不同颜色分布，见图$6 0$如果买来的玻璃应力就是不好，不能选择，也只好用了，只能心中有数。 图6 如果只有一小块检偏片也可以按示意图7的方法检内应力。经检查后，一般 图8 把应力差的当成工具玻璃。 图9 把工具玻璃放在如示意图8的木架子上，该木架以后可以作为望远镜架子。对正后将工具边缘用三块弯铁固定，注意不能夹得太紧，以免玻璃工具变形！木制台面也要较平，或在上边加一层橡胶垫，以免工具与上表面接触不好！台面高度超过1米即可（与磨制人双手高度一致)否 图4
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"title": "MATEUR ASTRONOMER"
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则，磨起来吃力。弯铁的高度，要低于玻璃工具厚度，见示意图$9 。$工具玻璃与台面之间要垫一层塑料布，便于清洗。 所用金刚砂号选$8 0 = 1 5 、 1 5 0 = 1 5 、 2 8 0 = 1 5$、$3 0 2 = 1 5 、 3 0 3 = 1 5$五种,如果中间少用了一道砂，就一定要注意换砂前是否磨细。希望初学者不要跳砂，要一步一步换砂！因为我们欲磨的中心深度即矢高仅为$1 . 2 m m$，所以可用80非砂粗磨。目的是将平的表面磨成凹的，下边的工具玻璃则成为凸的表面，使凹表面的R约为2.4米，这一步叫粗磨成形。先将金刚砂倒入杯中，加水调和,水的体积约是砂的两倍。磨时用小号油漆刷把砂和水涂到工具表面，手持镜子将镜面放在工具上方与工具对磨，使镜面在工具上作往复运动。同时还要用手使镜面自转，磨制人员要围绕着木架（也就是工具）作旋转。 用长动程不偏心做往复运动叫“径动”，即镜子的中心轨迹是沿工具的直径运动。见示意图10。镜面前后摆出的距离不要相同，否则会出切带！ 图 10
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"title": "更正"
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本刊2010年第12期文章《第五届哈尔滨市小学天文基点学校天文知识竞赛圆满结束》的作者应为哈尔滨市少年活动中心天文馆刘永全。特此更正,并向作者致歉。 把镜面偏出工具作短动程往复运动叫“弦动”，见示意图11，可以把镜面中间较快地磨低下去，即镜面中心沿着工具的弦运动。 图11 不管是径动还是弦动，都不能使镜面偏出太多，否则磨不出完好的球面。在径动时镜面中心不能达到或超过工具边缘，前后动程也不要等长，动程约为直径的1/3。弦动时，镜面中心不能偏出工具边缘此时动程更不能长，它主要靠偏心使镜面中央磨损较快，镜面左右偏出太多则中心局部会被磨低。 磨了一段时间后，可发现上边的镜面中央磨去得多，变凹，而下边的工具外边磨去得多，变凸。 总结一下，磨制包括三种运动： 1）镜面在工具上的往复运动，加砂后大约50次／每分钟，使镜面中央磨低，工具边缘磨低。 2）镜面自转，保证镜面按圆周均匀分布磨削，每一个往复运动，自转一个角度，如20至30度。 自转方向为从上边看为逆时针。 3）人绕工具旋转，以便工具能按圆周均匀磨削，可以每分钟转一周，也是逆时针转。 这三种运动是缺一不可的，经过这些综合动作，上面的镜子中间逐渐变凹，下面的工具中间逐渐变凸。 在正确的动程下,才能形成较好的球面。以后的细磨、抛光都要把这三个动程有机地结合起来。 加了一次砂，磨一段时间后，砂粒变碎，与玻璃粉一同混成粥状，磨削速度减弱。此时要用湿抹布将它们擦去，重新加新砂后再继续研磨。对于粗砂建议两种动程混合使用，仅用弦动虽然进度快，但易把中心磨低，两种结合以径动为主，可得到较好的球面！粗磨的目的就是把平面粗略地、较快地磨成所要球面的失高，此时球面比较好即可。因此在粗磨的最后阶段，一定要用径动方式结束，保证得到较好的球面面形。换砂前要用放大镜看看砂痕，当150非砂磨完后,要看看是否还有$8 0 = 1 1$砂痕？图12的左边缘，砂痕就比较粗，边上就没磨到，有塌边，还要磨！ 镜面从工具上拿下来时，要慢慢的滑下来，不要硬拔起来！（待续）A 图12 本刊2010 年增刊《天文普及年历》第 36 页“十二月天象”刊载的是2010 年十二月天象,应更正为 2011 年十二月天象。更正内容如下： 太阳：由天蝎座运行到人马座。 水星:4 日下合日,由昏星变为晨星。距太阳较近,不易观测。23 日西大距,日出前位于东南方天空，日出时的地平高度约$1 6 ^ { \circ }$ ,亮度约$- 0 . 4$等,有利观测。 金星:昏星。由人马座入摩羯座。日没时位于西南方天空,日没时的地平高度由14°逐渐增至约$2 3 ^ { \circ }$ ,亮度约$- 3 . 9$等,观测条件渐好。 火星:在狮子座顺行。夜晚23 时左右从东方升起,亮度约$+ 0 . 4$等。 木星:在白羊座,26 日留后由逆行变为顺行。日没时位于东南方天空,约于凌晨2 时50分落下，亮度约$- 2 . 7$等。 土星：在室女座顺行。约在凌晨2时30分从东方升起，亮度约$+ 0 . 7$等。 本刊编辑部
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"title": "黑超特警组其实外星人就在我们身边"
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口木目心 关于外星人的影片，我们已经介绍过多部。但之前介绍的那些，不管是入侵还是友善，外星人都是以“天外来客”的形式降临地球的。不过你想过没有，如果外星人早就来到了地球，伪装成普通人生活在我们中间，那会是怎样的情景？政府又将如何管理他们？这个好玩的想法，在这部《黑超特警组》中成为了现实。 1997 年，普通的一天，一辆满载墨西哥偷渡客的车被州警查获。州警正要处理他们时，一辆黑色小轿车开了过来，车上下来两个神秘的黑衣人，自称是上级部门派来的，来处理这桩事务。他们似乎在找寻什么，和这些偷渡客一一对话后，竞然放走了大部分人，只留下一个。黑衣人将他带到茂密的仙人掌丛中别人看不见的地方，一个叫K的黑衣人（汤米·里·琼 斯饰）突然上去一刀将其胸腹部开。神奇的事情出现了，被割开的只是一件外套，里面是一个长相怪异的外星人，手里拿着一个假人头以伪装成 剧情简介 本片的电影海报 人。而这些黑衣人对处理这些事情非常熟练，正要把它抓回去时，一个州警不小心看到了这一幕，极度惊得说不出话来。外星人扑向州警，被黑衣人一枪消灭了，接着一辆车出现，一帮善后人员将这里的外星人踪迹统统销毁。至于州警们，黑衣人掏出一根小巧的金属棍，让他们看棍子顶部的红点。红光一闪，这些州警们的记忆被消除了…． 纽约闹市区，一名纽约警察（威尔·史密斯饰）狂追一个逃犯，没想到这个逃犯不一般，掏出了一把样子很奇怪且会自己消失的武器，能像蜥蜴一样沿建筑物外墙爬上高楼，瞳孔甚至可以左右方向开合！这个逃犯还说什么“虫族就要来了，地球就要毁
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"title": "MATEUR STRONOMER"
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外星人撑着仿真人头伪装自己 外星人出入境大厅 小小的挂坠里蕴含着星系 虫族飞碟坠毁,探员们准备迎战！ 灭了”之类的话，然后跳楼自杀了。那个叫K的黑衣人找到了这个纽约警察，带他去调查逃犯的事。可想而知,这逃犯也是外星人。与此同时，一艘小飞碟落在了纽约市郊，里面一个恐怖的怪物杀了当地一个村民，然后伪装 成这个村民的形象（文森特·诺费奥饰），开车进入了纽约。K很欣赏这位纽约警察的身手和判断力，告诉了他真相：原来，几十年前，外星人就来到了地球，之后不时有外星人到地球上避难、定居。他们伪装成人类，在公开场合也和常人无异，所以 没有引起公众任何注意。到目前为止地球上大约有1500名外星人，他们多数定居在曼哈顿。K还带他参观了外星人出入境大厅，这里有各式各样的外星人，来往地球就跟人类坐飞机一样普通。而维持这些在地球上的外星人秩序，并应对可能出现的事故，就要靠他们这个特殊的部门一一黑超特警组。纽约警察终于决定加入组织，为此他放弃了一切,名字也没有了,只有一个编号—J。那个伪装成村民的怪物杀了两个很重要的外星人一一其中一个是某外星帝国的国王，抢走了一块奇怪的黑石头。漂亮的女法医（琳达·菲奥兰提诺）在解剖这两具尸体时，发现它们不是人类，于是也卷入了这个事件。原来那块黑石头是所谓的星系（galaxy）,蕴含着强大的能量,如果被虫族拿到危害无穷。好在被那个怪物抢走的黑石头是假的，而真的星系，国王临死时说它藏在 身形小巧的外星皇帝居住在人形机器人的脑袋里面 我们的银河系可能只是更高级生物手中玩要的弹球 什么猎户座的腰带上。这真是一个怪异的哑谜，这时那个怪物发现手里的黑石头不对,找到了法医。同时,被杀的国王所属的外星帝国的战舰停泊在了地球轨道上，如果一小时内找不回星系，他们将摧毁地球……故事最终将如何发展？请大家自己去看影片！ 看这部影片之前，可能多数人都想不到，原来还存在这么种可能性，外星人早就来到了地球并且融入了我们的生活。这个背景设定正是本片最有创意的地方。而这样的背景，大家是不是觉得似曾相识？对了，近年来大红大紫的魔幻大片《哈利·波特》系列，也是类似的设定一这个世界上还有一个魔法世界，魔法师们就生活在我们周围，但被一套严格的监管体系控制了起来，我们察觉不到他们的存在。有时，一些超自然事件和他们有关。一旦发生了普通人目睹魔法的事件，就会有个应急小组用遗忘咒修改目击者的记忆… 本片给我们展现了形形色色的外星人，有八爪章鱼怪，有巨大的螳螂状怪虫，还有头部被打掉后可以迅速长出来的外星人………·外星人隐藏自己的方式也多种多样，有的人天生就会变形；有的人用大衣裹着自己，上面顶着个仿真人头；还有人体型很小，制作一个人形机器人然后住在那个机器人的脑袋里面。这些设计一定会令喜欢外星人的你大呼过瘾。而且本片的视觉效果不俗，虽然上映于1997年，但著名的ILM（工业光魔）公司展现了超越时代的特效制作水平，里面的外星人惟妙惟肖，各种场面棚如生，即使以今天的眼光看也毫不落伍。 另外，本片虽是一部轻喜剧风格的娱乐片，但也展现了深刻的思想，那就是：微小中蕴含着巨大。片中提到的“星系”，不过包裹在一个小小的挂坠之中，但却又实实在在是一个包含着千亿颗恒星的庞大星系，只是，那是更低一层次的星系。影片的片尾也很经典，简直可以与《接触》(Contact）的经典片头相比，那就是镜头从地球迅速拉远，穿过各种天体，然后俯瞰整个银河系。再拉远，你会惊奇的发现，银河系只不过是更高层次智慧生命手中把玩的弹珠而已……这些镜头和场景，不由得让我们对宇宙的本质产生深思……. 观影杂谈 本 片比较值得推荐的DVD版本是哥伦比亚公司2002年5月21日发行的豪华版 DVD,碟片配置为 D9+D5,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，另外还有两条DD2.0的评论音轨。碟2为花絮碟，包含有大量内容，比较重要的有本片的场景制作介绍，制作纪录片，外星生物创造介绍，MV,故事版串联，艺术概念画廊，多角度场景解构，角色动画制作等，内容丰富，fans必藏。 DVD简介 (责任编辑齐锐) 本片的DVD标题菜单，使用的是片中外星人出入境管理处中控台的场景。
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"title": "快速构图法"
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九宫格定位法 口喻京川 天文爱好者观测天象的一个重要内容是摄影观测，拍出漂亮的天体照片是每个人的梦想。但是摄影是一门艺术,拍摄出一幅好照片并不容易,除了要有好的观测摄影设备和拍摄技术以外，还要有好的艺术把控能力。对于初学者和缺少“艺术细胞"的人来说，怎样安排好画面，给人赏心悦目的感觉，是一个需要长期摸索、练习的过程。这里介绍一个摄影的快速构图方法，供大家参考。 摄影和画画有很大不同,画画可以慢慢地对画面进行构思，可以边构想边尝试着安排复杂的画面内容，可以反复地修改、重构。即使是户外写生,也可以人为地修改、取舍画面内容。而摄影,特别是户外摄影,由于受到环境的限制,寻找好的构图是一个体力活，并且时机稍纵即逝,给 作者留下的构图思考时间很短暂,这就要求作者要有敏锐的构图能力，能快速安排画面中各拍摄对象的位置，使画面达到一定艺术水准。天文摄影中的深空天体拍摄对于构图没有太多要求，这里主要谈谈带有地景的天文摄影。 构图有很多种方式,有 S 形、辐射形、三角形等几何构图方式，也有对称、均衡、呼应等对比构图方式，这里所介绍的“九宫格"构图是一种以视觉感受为主的构图方式。“九宫格"是中国书法中的一种传统习字辅助工具，由4条线将画面等分为9个方格，把文字的间架结构合理安排在这几个方格中使之美观易写，便于练习（图1 )。 在绘画中，人们也发现“九宫格”是一个很好的构图辅助工具，4条线把画面分 割后,它们所在的画面区域以及4个交叉点位置恰好是人眼的敏感区（也包含画面的中心区）,人眼对这些区域注视得最多。因此,构图时若将绘画主体放在这些区域内,更易被人关注,主体更突出。 有人研究认为:这 4 条线和 4 个交叉点位置可能与黄金分割率接近，符合人们的审美取向(图2)。因此,利用“九宫格"来进行绘画和摄影的快速定位，可以比较方便地对画面各元素进行控制,对于没有进行过绘画基础训练的初学者来说是个很好的辅助工具，只要记住把要绘画或拍摄的画面内容合理安排在这些线和点的位置附近，就可以得到比较满意的画面构图，图3中红色的区域就是视觉敏感区(图3)。 下面举几个例子介绍一下：  图4是法国画家布格罗的一 幅人物绘画作品，画家突出了两个小女孩的脸部和手部的动态。我们可以看到女孩们的头部和她们交叉拥抱的双手，以及右边小女孩拿的苹果，都落在了视觉区域附近，从上到下引导着人们的视线流动。（图5的红色区域） 图6是俄罗斯画家列维坦的风景作品，右边的一组机帆船和左边的一条小船相互呼应。画面中，水面和船都落在下三分之一处，云在上三分之一处，是一幅典型的经典构图（图7的红色区域）。一般来说， 构图上比较忌将画面一分为二的安排，不论是上下平分还是左右平分，会给人不舒服的感觉，如果画面按照图8来画，就会让人感到极不协调。 图11是一张日食的照片，如果只是简单的把太阳安排在画面的中心就会显得单调了些，加了一些树叶作为陪衬，就会显得画面更生动，用“九宫格”来对比一下，可见奥妙所在（图12）。 图9是一幅笔者拍摄的风景照片，主要突出近处和远处白桦树的对比和空间感，左边近处的是主要表现对象，远处的白桦树作为陪衬，整幅作品简洁明快，给人天高气爽的感觉。拿“九宫格”来对比分析，这幅照片的视觉中心也都落在视觉敏感线附近（图10）。 图13是以大场景来拍摄的，对于大视场摄影，一般地平线都压得很低，“九宫格”这种常规构图的一些规律会不太适合，但在整体构图中仍不会相差太大。本图中的主体是银河，而银河的位置还是在视觉区域内，幸运的是一颗人造卫星（左上三分之一交点处）和一颗流星（右上三分之一交点处）都落在了视觉区附近（图14）。 “九宫格”快速构图定位法作为初学者的“拐杖”很有实用性，但还需要在实际拍摄过程中自己总结经验，灵活运用。仅靠单一一种构图方式是很难使画面具有更好的艺术性的，应该多种构图方式并用才能丰富画面。当然，任何一种构图方式都是为 表现画面主题服务的，有很多艺术家也常常打破传统的构图方式，追求新的构图表现语言，这是在对传统艺术具有了充分把握和理解后的进一步探索。但是,不论怎样变化,艺术的审美规律是不会变的。A （责任编辑张恩红）
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"title": "同好摄影"
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木星合月与“破五”烟花的邂逅(杨勇摄)拍摄时间：2011 年 2 月 7 日 19 时 16 分，农历正月初五拍摄地点：北京市海淀区拍摄器材: Canon Eos 5D Mark Il,EF35-350mm f/3.5-5.6L USM拍摄参数： 快门速度 30s， 光圈 F8.0, 焦距 35mm，ISO160。 日镜中的太阳(北京天文馆刘佳摄）拍摄时间:2011 年 2月 17日拍摄器材:佳能相机 400d,大观 r102,f6.5 望远镜,日本 VIXEN 赤道仪和 midea 日镜。 普贤骑象渡银河和人造卫星轨迹（蒋效铭摄）镜头:CANON EF-S18-200 IS @18mm f3.5相机:CANON EOS 50D曝光：45sISO3200 拍摄日期：2010年8月7日拍摄地点：四川省峨眉山金顶（海拔：3077米）后期软件:Digital Photo-Professional 国际空间站和发现号航天飞机凌日（于杰鸿摄）时间：2011年3月7日13：16地点：北京昌平相机：佳能EOS40D望远镜：MeadeLX200曝光：1/5000秒，四张叠加ISO:320 2011年4月12日是个特殊的日子，因为这一天不仅是世界第一艘载人飞船东方1号上天50周年纪念日，同时也是世界第一架航天飞机哥伦比亚号发射30周年纪念日。
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"title": "产生背景"
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20世纪60年代末未，人类已经研制了多种洲际导弹、运载火箭、载人飞船和大型喷气客机及运输机。这些都为航天飞机的研制积累了经验，储备了技术。 使用100次，轨道器土的主发动机可重复使用50次，固体助推火箭可重复使用20次，外贮箱则只能使用一次。所以，它是一级半的可部分重复使用运载器。 人们最初提出航天飞机方案，是想在人类飞行的漫长历程中竖起一个新的里程碑，因为它兼有运载火箭、载人航天器等多重特性，可大大提高航天活动的效益，使航天技术的发展进入一个更高的阶段。为此，美国、前苏联、欧洲和日本等都曾对航天飞机的方案做过探索性研究工作，但最终只有美国研制并多次发射了实用型航天飞机。 美国航天飞机由轨道器、外贮箱和两个固体助推火箭组成，其中轨道器可重复 1972年7月26日，美国宇航局选定北美洛克韦尔公司为航天飞机轨道器主承包商。其主要原因是在过去的10多年中该公司成就非凡，尤其是研制了航天飞机技术上的先驱—X—15，并因此积累了丰富的高空、高速、高过载、高气动加热飞行器设计和制造的经验。在航天飞机发展初期，北美洛克韦尔公司还参与了航天飞机A、B阶段的设计工作。 美国宇航局还选定锡奥科尔化学公司负责研制航天飞机固体火箭助推器，马丁公司研制航天飞机外贮箱。 航天飞机首次发射时为了美观，把其外购箱涂成白色.后来，为了节约成本和认为没必要，外购箱仍保留保温材料原有的橘红色
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"title": "研制难点"
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为了极大提高运输能力，航天飞机被设计的很复杂。它有3500个重要的分系统和250万个零部件。 另外，为了可重复使用，其轨道器既要有适于在大气层中作高超音速、超音速、亚音速飞行和水平着陆的复杂气动外形，又要有能承受再入大气层时高温气动加热的防热系统，并在世界上首次装备了可重复使用50次的主发动机。航天飞机采用了辐射式防热系统，轨道器上贴了3万多块4种不同类型的防热瓦。这4种防热瓦耐温高、隔热好、质量轻，但它们象粉笔一样脆弱怕撞击，2003年，哥伦比亚号航天飞机就是因为在起飞时遭到外力撞击，结果导致防热瓦上出现裂缝，使得超高温气流乘虚而入，最终造成航天飞机解体。 还有，由于技术上的限制，在运载能力和结构安排出现矛盾时，美国宇航局选择了把轨道器与外贮箱平行放置的并联方案，目的是保证轨道器的容积和降低费用。这也大大增加了航天飞机的危险性。 其实，很早就有人对航天飞机的安全提出过批评。一是航天飞机是人货混用，而不是象宇宙飞船那样分载人飞船和货运飞船，所以用航天飞机发射卫星时需有数名航天员陪着上天，这样做既不经济，也不安全；二是美国自认为其航天飞机可靠性极高，所以没有采取安全救生措施，因为安装救生设备很麻烦。 为了节省费用，当年在决策航天飞机方案时使用了较液体火箭助推器便宜但功能稍差的固体火箭助推器。这也是美国政治领导人与美国宇航局领导人在20世纪70年代初期相互“妥协的产物”。 外贮箱是航天飞机系统中最大的部 外贮箱是航天飞机系统中最大的部件，也是不可回收的部件，原先以为它的 驾驶第一架航天飞机上天的约翰·杨（左，指令长）和克里平 已是航天飞机的软肋，因为2003年哥伦基准的建立。比亚号航天飞机发射时，其外贮箱上的一机翼上出现了一个小洞，最终导致哥伦比亚号灾难的发生。自此，外贮箱保温泡沫材料的脱落成为困扰美国宇航局的一个永远的心痛。 般人都以为美国总共研制和发射了哥伦比亚号、挑战者号、发现号、阿特兰蒂斯号和奋进号共5架航天飞机轨道器。其实，美国研制过一架名叫企业号的航天飞机轨道器，只不过这架航天飞机轨道器是没有上过太空，仅用于试验的无名英雄。 未来的全部工作都由另外4架航天飞机来做。1979年1月25日，美国宇航局对它们进行了命名：哥伦比亚号为102号轨道器，挑战者号为099号轨道器，发现号为103号轨道器，阿特兰蒂斯号为104号轨道器。后来，由于挑战者号在1986年发射时凌空爆炸，美国又研制了奋进号航天飞机轨道器。
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"title": "难忘今宵"
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1981年4月12日，由50岁的指令长约翰·扬和43岁的驾驶员克里平组成的首航乘员组驾驶哥伦比亚号进行了航天飞机的首次试飞，执行STS—1飞行任务，主要目的是验证轨道器的入轨和飞行能力、稳定与操纵特性、再入与着陆特性 作为一种新型载人航天器的航天飞危险性，所以需要有足够的胆量和勇气。为了准备这次新的飞行，约翰·扬和克里平进行了艰苦的训练，仅在模拟舱内就训练了约1200小时以上，从而掌握了航天飞机起飞、轨道飞行、着陆的操作理论和技能。 哥伦比亚号的首次飞行从美国东部时间4月12日07:00开始，由肯尼迪航天中心升空，到4月14日美国东部时间13:20:52结束，在爱德华兹空军基地降落,历时54小时23分钟，绕地球36圈。当时大约有100万人从世界各地赶到肯尼迪航天中心观看了这次发射，其中包括英国女王伊丽莎白二世、首次登月的航天员阿姆斯特朗等，全球大约有5亿多人通过电视直播观看了当时发射的盛况。约有20万人在爱德华兹空军基地目睹了哥伦比亚号航天飞机的载誉归来。
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"title": "三位一体"
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哥伦比亚号以及后来发射的其他4架航天飞机基本相同，都是由一个轨道器、个外贮箱和两个固体火箭助推器组成。体，也是航天飞机最复杂的组成部分，每 起重机将企业号航天飞机轨道器吊入动态试验厂房，进行整个航天飞机垂直状态的振动试验。将轨道器、外贮箱和两个助推器组合在一起进行试验的目的，是验证飞行状态的航天飞机结构设计的正确性 结构形式。通常所说的航天飞机一般主要是指轨道器，它可在轨道上持续工作7~ 30天。 轨道器是整个航天飞机系统中唯一可以载人且真正在地球轨道上飞行的组件，所经历的飞行过程及环境比普通飞机要恶劣得多，由机身、机翼等组成，其中机身又分机头、机身和机尾三段。 机头是乘员密封舱，处于正常气压下，容积71.5米3，能容纳3~7人，。它又分驾驶舱、生活舱和仪器设备舱3层。驾驶舱在上层，其前面两个座位是驾驶员和指令长座位，后面的座位可供工程师或其它专家乘坐。生活舱在中层，内有厨房、卫生间和气闸舱。气闸舱后面有一个舱口，口走到后面的货舱里去。中层还有一个很 压、温度和湿度等条件。航天员在密封舱内可穿普通地面服装工作和生活，其环境控制和生命保障系统能保持舱内温度在18.5~24℃之间，提供由氧气和氮气组成的一个大气压的气体。飞行中的最大轴向过载为3g。这些环境条件优于载人飞船。机身是一个长18米、直径4.5米、容积300米3的大货舱，能装20~30吨货物，并可从太空运回10吨多的货物。货舱内还装有可伸可屈、随意转换方向的遥控机械臂，最远可伸到15米远的地方。坐在驾驶舱里的航天员能通过电视或目视观察，准确地操纵机械臂，把航天器从货舱里释放到太空（包括把舱段移至“国际空间站”）或把太空中的人造地球卫星捉住并回收到货舱里。 航天飞机主发动机试车 用航天飞机释放系绳卫星
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"title": "全程扫描"
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航天飞机的循环工作程序包括准备、发射、飞行和返回四个方面。 先在肯尼迪航天中心的总装厂房把航天飞机呈垂直状态装配在可移动的发射台上，再运到发射塔架旁的导流槽上方。航天飞机经测试检查合格后，开始加注推进剂。 发射时，轨道器的3台主发动机先点火，然后两个固体火箭助推器点火。航天飞机垂直起飞，按预定的飞行程序上升。2分钟后，固体火箭助推器关机并分离，此时飞行高度约为45千米。固体火箭助推器分离后靠降落伞悬吊落在海面上，由回收船回收，供下次再用。3台主发动机继续推进轨道器和外贮箱的结合体。 起飞后8分钟，主发动机关机，外购箱与轨道器分离，此时高度约109千米，速度约7470米/秒。外贮箱分离后在坠入大气层时烧毁。轨道机动发动机点火，用小推力把轨道器精确地送入预定的近地轨道。轨道参数随任务的不同而异，通常高度在185~1100千米之间，轨道倾角在28.5°~105°之间。 飞行中，在航天飞机指令长的左边有一个旋转式手控制器，指令长可用此控制器控制航天飞机的姿态，并能用来命令喷射器点火，以保持轨道器的正确航向。再入大气后则用来控制航天飞机的副翼与升降舵。驾驶员位置也有一个旋转式手控制器，功能与指令长的一样。 返回时轨道机动发动机点火，使轨道器减速，脱离卫星轨道再入大气层。进入大气层后按大攻角姿态飞行以增加气动阻力，进行减速和控制气动加热。飞行攻角随飞行速度下降而逐渐减小，最后进入亚音速滑翔飞行状态，在导航系统引导下寻找机场和着陆。着陆速度约为340~365千米/小时，需要的跑道长度为3千米。轨道器着陆后，首先要进行安全处理，然后维修和测试检查，以备下次飞行使用。
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"title": "功过是非"
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航天飞机是第一次把航天与航空技术高度有机结合起来的创举。它由起飞到入轨的上升阶段运用了火箭垂直起飞技术；在太空轨道飞行段运用了航天器技术：在再入大气层的滑翔飞行和水平着陆 航天飞机航天员维修“哈勃”空间望远镜 机尾是装有3台以液氢/液氧为推进剂的主发动机的舱，两侧上方安装了轨道机动发动机和反作用操纵系统。 （2）外贮箱：外购箱是航天飞机最大的部件，位于轨道器下方，也是唯一的不可回收的部件，用于贮存液氢和液氧推进剂并向主发动机输送推进剂。 （3）固体火箭助推器：固体火箭助推器为航天飞机垂直起飞和飞出大气层提供约78%的推力。固体火箭助推器为航天飞机垂直起飞和飞出大气层提供约78%的推力。两个火箭助推器的初始总推力达24000千牛，总工作时间117秒。点火后55秒，推力可降低33%，以保证航天飞机的飞行过载不超过3g。固体火箭助推器长45.5米，直径3.7米，重约566吨，地面比冲243秒，真空比冲276秒。其固体燃料先分段浇铸，然后对接装配在一起。在前锥段里装有降落伞系统，用于海上回收。 地面的整个过程中，航天飞机加速和减速都很缓慢，所以过载比飞船小得多，大大降低了对航天员的身体要求。 五是间隔很短，原以为航天飞机可以像民航客机一样，每次返回后进行简单维修就可再次发射，并乐观地估计每1~2周就能进行一次发射。 然而，实践证明，航天飞机只有两大优越性，即功能强大、非常舒适，而其他三项正好相反：它十分昂贵，每次发射费用高达4~5亿美元，主要是返回地面以后要进行大量的维修工作：因此每架航天飞机每2次发射时间的间隔也很长，每年仅能进行5~6架次左右的航天飞机架次；更要命的是由于体积庞大、外形复杂，发射时航天飞机轨道器只能与外贮燃料箱并联在一起，所以它并不安全，轨道器很容易受到从外贮燃料箱掉下来的保温材料的撞击，至今，美国5架航天飞机已损失了2架，并因此牺牲了14名航天员。所以，航天飞机目前只能称得上是当代世界上用途很广，但成本很高、风险很大的大型运载工具。所以美国决定在完成“国际空间站”建造任务后，让航天飞机于2011年结束历史使命。 不过，尽管今后美国将用多种新型载人飞船完成天地往返运输任务，但是航天飞机在世界载人航天史上立下的汗马功劳永远不可磨灭，其很多先进技术还将在未来的很长一段时间发挥重要作用。A （责任编辑李良） 2009 年 5 月 11 日,在肯尼迪航天中心同时竖立着两架航天飞机,其中一架是准备紧急救援用的 哥伦比亚号航天飞机失事后重新设计的航天飞机外购箱 任务，包括人造地球卫星、货运飞船、载人飞船甚至小型空间站的许多功能。它还具有一些一般航天器所没有的功能，如释放、维修和回收卫星等。所以，哥伦比亚号航天飞机首航成功后，美国也像苏联对其航天员首次进入太空那样进行了大肆宣传，说它是一个新的航天技术性突破，是人类向宇宙进军、实现太空工业化的一个实际步骤。 作为运载工具，航天飞机已把“麦哲伦”金星探测器、“伽利略”木星探测器、“哈勃”空间望远镜、“康普顿”射线空间望远镜、等当时用运载火箭难以发射大型航天器送入太空：作为实验平台，它曾用其货舱携带望远镜、雷达和材料加工设备，在乘员密封舱内开展了大量医学、生命科学、对地观测、天文观测、材料加工、制药和新技术试验等活动，尤其是用所载的欧洲“空间实验室”开展了大量实验与观测活动。 因此，美国航天飞机的正式飞行被看作是继“阿波罗"登月计划之后空间时代的第二个里程碑。到2010年底，美国共发射了132架次航天飞机。 虽然美国航天飞机铸就了巨大的辉煌，但是它将在2011年再发射3架次后退役，这是为什么呢？主要原因是原先预想的航天飞机应有的五大优越性经大量飞行实践证明只有两项，航天飞机存在严重的致命缺陷。 航天飞机原先预想的五大优越性是是发射便宜。因为其轨道器、固体助推火箭可重复使用，每次发射费用只需 火箭生产线停了下来，认为用航天飞机来代替运载火箭发射卫星更经济。 二是功能强大。它每次能运4~7人和20~30吨货物，用途十分广泛，似乎是神乎其神的万能运输器。而目前的载人飞船每次最多只能运3人和几百千克货物，即使是无人货运飞船也只能运送不到8吨多货物，满足不了运送质量达20吨左右空间站舱段的需求。 三是更加安全。因为有很大机翼的航天飞机可准确地滑翔降落到预定的跑道上，而宇宙飞船返回时只能采用在海面某一区域溅落或在荒原某一区域上径直着陆的方式。 四是非常舒适。因为在从起飞到返回 2011年3月9日，“发现号”航天飞机在肯尼迪航天中心安全着陆。在经过27年，39次，共2.38亿千米的太空飞行之后光荣退役。几个月后，“发现号”将移交美国国家航空与航天博物馆即美国宇航博物馆。这是一座怎样的博物馆呢？让我们来了解美国宇航馆——一座承载了人类飞行、航空航天历史的博物馆。
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"title": "美国宇航博物馆"
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美国宇航博物馆的全称是“史密森国家航空航天博物馆”，它是史密森学会下属的博物馆之一。英国科学家詹姆斯·史密森遗赠资金设立了该学会，共有16个 博物馆，美国宇航博物馆是其中的一员。 美国宇航博物馆于1976年7月1日落成开放，是世界上收藏飞机和航天器最多的博物馆。同时它也是一个研究人类航空航天历史、科学和技术的非常重要的研究中心。这座大约长200米，宽68米，高26米的大理石建筑，坐落在美国首都华盛顿国家大草坪的旁边，国会大厦的西侧。博物馆设有23个大型展厅，展出数百架飞机和航天器的实物和模型，以及大量相关的图片和艺术品。博物馆还拥有一座超大银幕影院和一个爱因斯坦天文馆。除了12月25日，博物馆每天从上午9:45到下午5：30免费向公众开放（其中影院和天 文馆收取少量费用)。 美国宇航博物馆的收藏在世界同类博物馆中是无可匹敌的。该博物馆展出军用、民航和试验型飞机及太空设备。到目前为止，美国宇航博物馆共收藏有38200件航空文物和14900件与航天有关的文物，以及4400件艺术品。除了主要反映美国具有历史意义的飞机和太空飞船实物和模型外，还有美国和世界各地的，包括引擎、火箭、飞行员制服、太空服、气球、艺术品、文件、手稿和照片在内的其它展品。这些展品大部分在博物馆展出。所有展品生动展示了人类征服蓝天的辉煌历史，这是一个令人充满信心的展馆。 《飞行里程碑》是博物馆的主要展览，这里展出的许多飞机与航天器都是世界航空航天史上的里程碑，其中包括莱特兄弟1903年首次飞上蓝天的飞机原型、曾经完成登月使命的“阿波罗11号"指令舱，以及宇航员从月球带回的月球岩石。这里也有最原始的飞行器：中国古代的风筝和火箭的模型；蒙特哥菲尔兄弟飞越巴黎上空的热气球复制品；以及莱特兄弟的“飞行者1号”飞机。除美国展品外，还展出世界各国发射的卫星及航天器的复制品，包括美国“阿波罗"和前苏联“联盟”号飞船实现对接的模型。 ：能深入其中看个究竟的美国天空实验 室吸引了无数观众入内参观。这个空间轨道站分为上下两层。观众沿舫梯进舱，可以看到装有各种仪器设备的实验室，及贮存水、食品和器材的库房。全馆有各种类型的飞机共265架，从莱特兄弟的第一架飞机，到创下时速7296千米的“X-15”火箭飞机。这265架中相当一部分陈列在反映二次世界大战的展厅里。该厅陈列了美国的“野马”、日本的“零式”、德国的“梅塞施密特”、英国的“喷火”等驰名于世的各种战机。缴获的希特勒的秘密武器一"V-2飞弹"实物，也矗立在展厅中的显赫位置。展厅中还站立着许多与真人同样大小棚棚如生的战时王牌飞行员的蜡像，墙壁上则挂满了激烈空战的照片和绘画。飞机发动机、火箭和导弹、卫星和飞船等，都有专馆陈列。 爱因斯坦天文馆位于美国宇航馆的二层，天文馆直径21米，拥有233个座位，以及一个可以接待坐轮椅的观众的区域。天文馆的天象仪是当时的“西德"政府送给美国独立200周年的礼物，型号为欧波同（蔡司)VI型。另外还配备有100多台辅助投影器。爱因斯坦天文馆于1976年落成。之后在2002年以新的数字投影系统取代了繁琐的辅助投影器，它可以放映功能强大的全天域投影节目，也得以在这一年上演了全新的节目《无限特快》。这部由空间望远镜研究所(STScI)、哈佛大学等科研机构与Sky-Skan有限公司和宇航馆共同合作的新颖的天文馆节目，包含着深刻的科学道理，它充满刺激带给观众强烈的震撼。这个节目的成功演出，是空间望远镜研究所非正式科学教育小组第一次将科学可视化成果用于全天域投影的天文馆。北京天文馆曾经引进这个节目在宇宙剧场放映。目前爱因斯坦天文馆放映的节目有：《黑洞》《去恒星旅行》，《同一个世界,同一片天空》一一大鸟探险记(免费)和《今夜星空》（免费），每天轮换放映14场。 《探索宇宙》展览也是常设展览。一些在过去4个世纪中天文学家使用的、最有意义的观测工具和我们正在使用的以及未来将要使用的观测设备在展厅中亮相。展览由肉眼探索宇宙、望远镜探索宇宙、摄影术探索宇宙、光谱学探索宇宙和探索数字时代的宇宙5个展区组成。展览按照年代顺序布展，展品以退役的天文观测设备为主。美国宇航博物馆收集了世界上最大和 伊斯兰的天球仪 第谷.布拉赫的浑天仪的复制品 美国宇航馆的入口 最广泛的用来观察天体的科学仪器，有大约六分之一（73件)的藏品在《探索宇宙》展览中展出，其中包括3种在天文学史上发挥过重要作用的观测设备部件—“哈勃”空间望远镜的后备镜、一个来自威尔逊山天文台的被爱德温·哈勃使用过的观察笼和6米长的望远镜镜筒及威廉·赫歇尔使用过的镜子。《探索宇宙》还有20多个交互式的展品，包括星盘、四分仪和望远镜、一个红外照相机和监控站、几个用来解释这些仪器如何使用计算机工作站的录影厅。宇航馆还为这个展览制作了3个短片：计算机动画的探险《普里西拉质子》展品评价《博物馆路秀》和《斯科特·汉密尔顿滑过的宇宙》。 宇宙是什么？它有多大？它有多老？它是怎样开始的？由于人们首先注视的是星空，因此我们早已在寻找上述问题的答案了。当我们的视野被眼睛能力所限时，天 空就是我们全部的宇宙，而望远镜、摄影术和分光镜分别从深度、精度和广度使宇宙脱胎换骨，从一个只是星星闪烁的夜空变成银河的王国，直到变成一个个星系远离我们而去的膨胀宇宙。 今天我们的视野变得更加宽广和深邃。数字技术展示给我们一个演化的优雅的宇宙，然而留给我们更多难以琢磨之处。我们没有得到“宇宙是怎样变老？”这个问题最终的答案，需要人类继续的探索。 在《探索宇宙》展览中你会了解从17世纪早期伽利略的望远镜到地球轨道上运行的空间天文台一一新的天文工具是怎样彻底改变了我们对宇宙的理解。 除了实物展览，《探索宇宙》还在网上提供一个展览的虚拟之旅，包括详细的展品介绍以及科学机构和博物馆资源的链接。宇航馆的教育部门为展览设计了一系 列推广计划，包括“家庭日”和“链接到展览网站的在线课程”。网上展览的每部分按照年代顺序安排，带给我们对宇宙演化的整体认识。贯穿这个网站的照片、动画和视频录像，展示了人类认识宇宙的工具、探索宇宙的历程和已经形成的观点。
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"title": "美国宇航馆新馆乌德瓦一哈兹中心"
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2003年12月15日，这是美国航空史上一个值得纪念的日子：莱特兄弟首次实现人类飞行之梦100年纪念日。这一天，宇航博物馆的新馆乌德瓦一哈兹中心在杜勒斯机场剪彩开放。乌德瓦哈兹中心位于弗州28号公路与50号公路的交叉点。它占地0.7平方千米，主馆建筑面积达7万平方米。主展厅高30多米，相当于一座10层楼高的建筑物，而展厅的长度相当于足球场的三倍。该展厅足以容纳下 宇航馆在华盛顿国家大草坪的展馆。由于采用了现代建筑技术，偌大的展厅没有使用一根柱子。 新馆包括詹姆斯·麦克唐纳航天展厅、唐纳德·恩根瞭望塔、克劳德·摩尔教育中心、IMAX立体影院和参观区。在新馆展出的有200架飞机和135个航天器，其中包括“企业号”航天飞机、SR-71型“黑鸟”侦察机、波音107型客机原型、B-17型空中堡垒、F-4幻影式战斗机和法国航空公司的协和"空中巴士等。2011年3月退役的发现号航天飞机也将落户这里。 观众可以走近地面陈列的飞机近距离观看，也可以走上高架看台观看悬挂在空中的飞机。许多飞机发动机、火箭、卫星、直升飞机及试验性的飞行器械都是首次在博物馆中展出。 另外，一些具有历史意义的飞机需要修复和保存。这一工作过去是在马里兰州 乌德瓦－哈兹中心中文导游图 苏特兰德的加伯尔维修保存中心进行的，今后也将由乌德瓦一哈兹基地承担。游客将有机会观看博物馆的专家在维修机库从事这一工作。 该中心还建立了荣誉墙，除答谢私人捐赠者外，也纪念成千上万对美国航空和航天事业做出过贡献的人们。
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{
"title": "见证人类航天探索历史"
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美国宇航馆是世界上最有吸引力的博物馆之一，丰富的收藏加上优越的地理位置，使她自1976年开馆以来一直门庭若市，游客如云。据估计，现在每年游客高 达900万，自开馆以来已接待了数亿观众。正如美国宇航馆馆长J.R.Dailey所说，《探索宇宙》展中的那些非比寻常的天文工具，与宇航馆的《飞行的历程碑》中的展品一样，都具有里程碑的意义。探索宇宙，将我们带到数百万光年远的太空。美国宇航馆以丰富的展示手段和珍贵的、具有历史意义的展品，向我们展示了人类过去、现在和将来征服太空的飞行壮举以及对宇宙的无尽探索。从这里我们更感到天文与航天密不可分的关系，人类从地面飞向天空，又从天空进入太空，探索宇宙是永无止境的。A （责任编辑陈冬妮） 20世纪80年代的蔡司大型天文馆和耶拿蔡司的第四代大型天文馆：德国柏林蔡司大型天文馆使用COSMORAMA天象仪。 在第二次世界大战结束之后，遭到重创的世界天文馆事业开始恢复和重建。在这个过程中，“东德”的耶拿蔡司公司（VEBCarlZeissJena)发挥了巨大的作用：在20世纪50年代初，它即率先宣布重新恢复大型天象仪的供应，战后的第一批新建的大型天文馆（前苏联斯大林格勒、波兰霍茹夫，中国北京）,就是使用他们的仪器；此后，耶拿蔡司公司不仅向前苏联、波兰、匈牙利、捷克斯洛伐克等社会主义国家,也向日本、加拿大、法国、比利时等西方国家,同时还向印度、斯里兰卡、利比亚、伊拉克、哥伦比亚等国提供其不断改进的、各种类型的天象仪。至20世纪80年代中叶，已有大约400台左右的耶拿蔡司天象仪进入到全世界约50个国家。这些天象仪作为对公众极具魅力的文化中心或宇航员的培训设施，无时无刻不在提供着其无以伦比的多功能服务的证据。 耶拿蔡司天象仪促进了天文馆的复兴。图为耶拿蔡司工厂生产天象仪的照片。
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"title": "促进天文馆复兴的耶拿蔡司天象仪"
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由于战争的缘故，蔡司天象仪的原设计图纸已经丢失，刚刚重建的耶拿蔡司公司不得不于1948年至1949年间，白手起家重新设计。好在当年参与设计、研发工作的人员中还有留在耶拿的，尤其是天象仪的发明人鲍尔斯费尔德，到逝世之前一直在耶拿工作。因此,到了1951年,耶拿蔡司公司就通过美国的《天空和望远镜》杂志，向全世界宣告：“蔡司天象仪恢复供应。” 与此同时，耶拿蔡司还向有可能建造天文馆的城市或者对于天文馆与天象仪有兴趣的团体与个人，赠送有关蔡司天象仪的最新资料。北京天文馆主要创建人之一的李元先生，就是在1951年收到耶拿蔡司寄赠的、出版于1949年的《蔡司天象仪》一书，使他对于那时的天象仪和天文
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