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天文学的描述概念 行星系太阳和恒星(第2页)

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在太阳的发光表面,即光球层上,一些表面暗淡的斑点(与肉眼难以承受的普遍亮度对比的结果)不断生成、变化、消失。有时斑点范围非常广,肉眼也能看到。这些人眼中的太阳圆盘上的黑点,在天文望远镜中显得非常奇特,呈涡流状,范围可达数千千米。我们还会看到大片有着奇怪分叉的更加明亮的区域,我们称之为太阳耀斑。与太阳表面这些扰乱现象有关的是,在比光球层更高一层的色球层上相应显示出了许多规模毫不逊色的意外事件——涌现出神奇的瑰色火焰,喷发出气体或金属蒸汽,这些被统称为日珥。外层就是大气层(6),表面光芒四射,瑰丽异常。

以上的简短描述仅仅旨在强调中心天体——太阳的特点及其重要性,这对我们而言已经足够为接下来的篇章做铺垫。通过将这些资料与我们从地球上看到的结果相比较,我们可以理解太阳是如何被其他远近距离如此不同的行星所看到,或者说所感知到。事实上,我们在上文中已经了解到当前太阳系的已知范围发展到了何种程度。

肉眼看到的天上星星的数量(上)与天文望远镜中的数量(下)的对比。由于星辰的规模必然庞大,为展示其丰富性,下图仅涉及上图树上的星群。

肉眼看到的银河

现在,让我们来试着理解太阳系在可见宇宙中的地位,也就是我们称之为étoile(7)的所有汇聚在太空中的天体的地位。让我们澄清一下什么是étoile。首先要注意的是,在通用语中,这个词被不加区别地用来指代天空中的所有星点;事实上,从简单的视觉上来说,行星呈现出的就是这样按距离成比例缩减的光点,只有通过其运动才能识破它们的本质。另外,我们已经知道,除了通过运动可以将行星辨认出,还有一点,它们的光辉实际来自太阳,因此我们绝不能将行星与真正的étoile混淆。étoile位置固定,且像我们的太阳一样自身可以发光,因此我们可以无区别地说étoile就是恒星,恒星就是别的“太阳”。但是不管这些恒星有多强大,任何天文望远仪器都不能像我们窥测太阳那样,将这些天体展现在我们眼前——它们的形象永远都是缩减过的闪烁的星点,而没有可感知的大小。这正是其距离遥不可及的证据。确实,我们与这些恒星相隔如此遥远,以至于大部分的距地距离我们都无法确切估算。诚然,对于太空中一些不太远的恒星的距地距离,现代测量手段以其精确度做到这一点还有些许可能,但对剩下的绝大多数,我们不得不采用各种手段进行我们不敢肯定的一般估量。有关距离,我们最近的“邻居们”的报告足具说服力:目前已知距太阳最近的恒星距我们不少于35万亿千米(8),还有几颗恒星不算太远,但之后我们要面对的距离则以十倍、百倍、千倍、数千倍计……乍一看我们就遇到了困难:如何用千米为单位列举出这些距离。正因如此,我们更欣赏根据光线抵达视线所需的时间来评估这些距离所代表的无限性。众所周知,光以每秒300000千米(9)打败了所有速度纪录,而光线从距我们最近的恒星出发,要经过近4年才能抵达我们的视线。既然人们认为恒星的光线会用几百、数千甚至百万年的时间来跨越分隔我们彼此的太空,那么我们就能够估计其他天体与地球之间难以置信的距离,甚至包括得靠强大的现代观测手段才能揭示其存在的最遥远的恒星与地球的距离。在所有天体中,我们要着重指出星云——这个名字足以让我们联想到它的外观。然而,在这整体呈云状的相同外观之下,个体千差万别,而形状也或变幻莫测,或规律整齐。其一部分是真正的气团,另一部分则是因距离遥远才显得密集的星云,看上去就像乳白色的光斑;大部分星云的布局都很特殊,十分引人注目。

可以看见的恒星数以几十亿计;所有这些恒星,包括太阳在内,都是同一个巨大集团的组成部分,我们将其命名为银河系。基于数量、距离和整体布局,我们看到的恒星分布决定了星座的图案,形成了美妙的银河。这一景象是由不计其数的恒星沿着某一方向积聚而成的。在银河边际的遥远彼方,存在旋涡星系等其他星系。

天鹰座与人马座之间的部分银河摄影。

旋涡星云。M。101星云,摄于威尔逊山天文台(加利福尼亚)。

那么太阳系在哪儿,它在银河系中的地位如何呢?事实上,它的位置并不特殊,也无甚重要。它就像一个平淡无奇的简单天体混入然后遗失在了茫茫星海中。许多比它更大、更亮、更热的其他“太阳”也同样没有什么特殊地位。

至于关于它们的相互位置、特点以及质量等问题,我们可以肯定,诚然,这涉及另一个主题,且相关观察还未有进展。我们的太阳与其他恒星完全一样吗?后者也是某个行星系的中心吗?我们尚不能亲眼证实这一点,因为如果我们认为由于距离,这些恒星只能被看作无法感知其表面大小的光点,那么可以想象的是,我们也绝不可能区分出更小更暗淡的附属行星。因此,只有通过逻辑推理,我们才能设想其他行星系或多或少类似我们的太阳系。

让我们回到最后一个问题上来。尽管与我们相比,太阳无比巨大,但对于周围的宇宙而言,它是微不足道的,由最远的海王星、冥王星轨道环抱着的它的全部范围也无足轻重。我们估计:如果用一张地图来表现太阳系的规模,设太阳直径为1厘米,地球轨道则距中心1米,海王星轨道距太阳30米,冥王星远日点(轨道偏心率非常大)距日49米,那么为了在这张地图上标出最近的恒星,我们不得不移到230千米之外!

因此,相对于恒星,太阳系中的行星可以被看作挨挨挤挤生活在偏僻小角落里的同一个家庭的成员。然而,从我们栖身观察天象的地球来看,这些行星却是无比遥远,距离我们数百万千米。如被观察到的那样,它们显得各不相同,一些实际上非常庞大的行星在我们眼中却比距离更近的行星还要渺小。长久以来,距离障碍仿佛一道不可逾越的天堑,阻碍人类深入了解其他星球的秘密。如何使用天文科学的人力物资才能跨越这一障碍呢?这就是我们将要进行的研究。

(1)椭圆率,也称偏心率、离心率,此数据越大,表明行星的轨道越扁。

(2)现为八大行星。2006年8月24日,国际天文联合会重新定义“行星”这个名词后,冥王星从大行星(有足够的质量使本身形状为球体且有能力清空轨道附近区域的小天体的行星)变成了矮行星(未能清空轨道附近区域的小天体的行星)。

(3)按照国际天文联合会在1979年制定并使用的天文学单位,以太阳-地球间的日地平均距离(149597870700米,一般取149600000千米或用约1。5亿千米表示)为一个天文单位,天文时间单位为1个地球日,即86400秒,现八大行星和冥王星的平均距日距离、公转周期根据美国国家航空航天局(英文简称:NASA)的数据在表格中相应位置的括号里显示。

(4)根据NASA的数据,太阳平均直径864000英里,即1392000千米,地球直径12742千米,太阳直径为地球直径的109倍,体积为地球的1301019倍。(https:solarsystem。nasa。gov)

(5)太阳大气层从里向外分为光球层、色球层和日冕层,如今天文学界认为地球接收到的太阳能量(即我们所说的阳光)基本上来自太阳大气层底层厚约500千米的光球层。

(6)即日冕层。

(7)法语,即星星,恒星。——译者注。

(8)距离太阳最近的恒星是位于半人马座的半人马座α星C,也叫比邻星,距太阳4。22光年,约39万亿千米。

(9)现在光速一般精确为每秒299792。458千米。

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