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第38章 宇宙大视野(3)

1987年5月,我国东北大兴安岭地区发生了一场森林大火,在天上巡游的“环境减灾”卫星成功地监测到这一信息,为及时扑灭大火创造了有利的条件。我国的南方大部分地区经常发生严重水灾,又是卫星提供了水灾淹没面积的准确估计,为救灾工作找到了依据。卫星作为防灾减灾的哨兵,发挥了有效的作用。目前,人类已经利用气象卫星、资源卫星、通信卫星、导航卫星等进行了大量的减灾活动,取得了良好的效果。此外,许多国家都在研制并试验一种新的减灾卫星,即使同一颗卫星集对地观测、通信、导航等功能于一身,实现了救险防灾的目的。

气象卫星是防灾的先锋。对于自然灾害等变化的环境观测,除了要求具有一定的空间分辨率以外,还要能够在较短的时间内对地面进行重复观测。现有的遥感卫星中,气象卫星,特别是地球静止气象卫星,能够不间断地对大气现象进行观测,有效地防治自然灾害。

雷达卫星可以穿云透雨,它主动发出一定频率的电磁波,并接收目标对它的反射和散射的回波,形成图像。因此,雷达卫星是一种十分重要的监测手段,特别是在常伴有阴雨天气的洪涝季节更是大有用途。

卫星的最大防灾本领,莫过于监测地球上的陆地、海洋和大气层,创造良好的生态环境、使人类免遭各种自然灾害之苦。如今,各种专门的减灾卫星被广泛应用。我国利用自己的返回式卫星和气象卫星,在防灾、抗灾、救灾和治理灾害方面取得了一定成绩。

知识点:人造卫星、减灾卫星、气象卫星、雷达卫星

为什么天文台的观测室大多是圆顶结构

一般房屋的屋顶,不是平的就是斜坡形的,唯独天文台的屋顶与众不同,远远看去,银白色的圆形屋顶好像一个大馒头,在阳光照耀之下十分醒目。

为什么天文台要造成圆顶结构呢?难道是为了好看吗?不,天文台的圆顶完全不是为了好看,而是有它特殊的用途。

我们看到的这些银白色的圆顶房屋,实际上是天文台的观测室,它的屋顶呈半圆球形。走近一看,半圆球上还有一条宽宽的裂缝,从屋顶的最高处一直裂开到屋檐的地方。再走进屋子里一看,裂缝原来是一个巨大的天窗,庞大的天文望远镜就通过这个天窗指向辽阔的太空。

将天文台观测室设计成半圆球形,是为了便于观测。在天文台里,人们是通过天文望远镜来观测太空的,天文望远镜做得非常庞大,不能随便移动。而观测的目标,却分布在天空的各个方向。如果采用普通的屋顶,就很难使望远镜随意指向任何方向上的目标。天文台的屋顶造成圆球形,并且在圆顶和墙壁的接合部装置了由计算机控制的机械旋转系统,使观测研究十分方便。这样,用天文望远镜进行观测时,只要转动圆形屋顶,把天窗转到要观测的方向,望远镜也随之转到同一方向,再上下调整天文望远镜的镜头,就可以使望远镜指向天空中的任何目标了。

在不用的时候,只要把圆顶上的天窗关起来,就可以保护天文望远镜不受风雨的侵袭。当然,并不是所有的天文台的观测室都要做成圆形屋顶,有些天文观测只要对准南北方向进行,观测室就可以造成长方形或方形的,在屋顶中央开一条长条形天窗,天文望远镜就可以进行工作了。

知识点:天文台、天文观测、天文望远镜

为什么天文台大多设在山上

天文台主要是进行天文观测和研究的机构,世界各国天文台大多设在山上。

我国的天文台也大多设在山上。如紫金山天文台,它就设立在南京城外东北的紫金山上,海拔267米。北京天文台设有5个观测站,其中兴隆观测站海拔约940米,密云观测站海拔约150米。上海天文台在余山的工作站,海拔也有98米。云南天文台在昆明市的东郊,海拔为2020米。

天文台的主要工作是用天文望远镜观测星星。星星离我们都非常遥远,一般的恒星离我们都在几十万亿千米以外,离我们最近的天体——月亮,距离地球也有38万多千米。地球上的高山一般只有几千米高,缩短这么一小段距离,显然是微不足道的。

由于地球被一层大气包围着,星光要通过大气才能到达天文望远镜。大气中的烟雾、尘埃以及水蒸气的波动等,对天文观测都有影响。尤其在大城市附近,夜晚城市灯光照亮了空气中的这些微粒,使天空带有亮光,妨碍天文学家观测较暗的星星。在远离城市的地方,尘埃和烟雾较少,情况要好些,但是还不能避免这些影响。

越高的地方,空气越稀薄,烟雾、尘埃和水蒸气越少,影响就越小,所以天文台大多设在山上。现在,世界上公认的三个最佳天文台台址都设在高山之巅,它们分别在夏威夷莫纳凯亚山山顶,海拔4206米;智利安第斯山,海拔2500米;大西洋加那利群岛中2426米高的山顶。

知识点:天文台、天文观测、大气、微粒

为什么天文学家要给星星拍照

拍照可以给我们留下美好的回忆和永久的纪念,那么天文学家为什么要给天上的星星拍照呢?原来,有很多天文现象瞬息突变,像超新星能在几天之内光度突然增加到原来光度的千万倍以上,又如流星在天空中一划而过,几秒钟就消逝;有些天文现象极其罕见,像日全食在一个地方平均要相隔200—300年才出现一次,而且一次最长不过几分钟时间,又如亮的彗星,要几十年甚至更长时间才碰上一次。这些天象如果不拍下照片,长期保存,单凭人们的印象和记录,就很少有科学价值。

天文现象的另一个特点是星光暗淡,在观测恒星光谱时,需将这点微弱的星光分散在一条谱带上,若要用眼睛直接看清每条谱线,是很困难的。如果通过天文望远镜拍下照片,星光虽弱,但底片感光有积累作用,加长曝光时间就可以弥补这一不足。给星星拍照还有一个好处,就是它能拍到紫外线和红外线部分,超出了肉眼的可见范围,这样就扩大了我们观测恒星光谱的范围。

天空中繁星点点,因此,天文学家在绘星图、编星表时,用给星星拍照的方法,既客观又准确。若用目视方法测绘上千万颗星的位置,实在是难以想象。所以,给星星拍照是天文观测中不可缺少的重要办法。现代天文学中的重要发现,与此密不可分。

给星星拍照和我们一般拍照不大一样。一般在拍人、拍景时,“咔嚓”一声,一张照片就拍好,曝光时间很短,只有几百分之一秒或几十分之一秒。而给星星拍照则需几分钟乃至几小时,曝光时间长是天文照相的一个特点。其次,天文台大都使用玻璃底片——干片,因为天文台需要进行精密测量,比如测谱线的波长或测星星的相对位置,都要精确到万分之一毫米,使用玻璃底片就不会变形。

当今数码照相机正在崛起,原理与数码相机基本相同的天文观测设备,也正在逐步取代原始的天文照相术,但它们的工作目的还是一样的,只是“拍照”的效果更好。

知识点:天文观测、照相、光谱、科学价值

为什么在南极和北极半年是白天,半年是夜晚

地球在围绕太阳旋转的时候,地球的自转轴并不和公转的轨道平面(称为黄道面)垂直,它们相交成66.5度的角度。

每年春分,太阳直射地球的赤道。然后地球渐渐移动,到了夏天,日光直射到北半球来。过后到了秋分,太阳再直射赤道。到了冬季,太阳又直射南半球去了。在夏季这段时间,北极地区全天在日光照耀之下,不会进入地球上未被阳光照到的暗半球内,一连几个月看见太阳悬挂在天空。直到秋分以后,阳光直射到南半球去,北极进入了地球的暗半球里,漫漫长夜方才降临。在整个冬季,日光一直不能照到北极。半年以后,等到春分,太阳才重新露面。所以北极半年是白昼(从春分到秋分),另半年是黑夜(从秋分到春分)。

同样的道理,南极也是半年白昼,半年黑夜。只不过时间和北极正好相反。北极白昼的时候,南极是黑夜。北极黑夜的时候,南极是白昼。

实际上,由于大气折射的影响,太阳还在地平线下面半度左右的时候,日光就已经照射到地面上来。因此,北极在春分前两三天,太阳光就已经照到地面了。而秋分之后,也要过两三天太阳才完全隐没下去。所以北极的白昼要比半年长一些。同样的道理,南极的白昼也是半年多一点。不过,由于地球公转轨道不是正圆形,北极的白昼,比南极的还要略长一些。

正因为如此,在每年的春分和秋分前后几天,在南极和北极,同时都可看见太阳,过着共同的白昼。相反的,在一年中的其他时间里,南极和北极从来不会同时出现黑夜。

知识点:白昼、黑夜、南极、北极、大气折射

为什么在使用公历的同时还要用农历

我国现在使用的历法有两种,一种是国际上通用的公历,也叫阳历;另一种是我国特有的农历,又称夏历。

公历起源于古代埃及。地球绕太阳公转一周的时间,即一个回归年的长度是365天5小时48分46秒。为了日常生活的方便,1年所包含的日数应为整数,因此公历取365天为1年,然后再采取置闰的方法来与回归年的长度保持一致。公历的置闰方法,使得它的历年平均长度非常接近回归年的实际长度。因此,公历能够把寒来暑往、季节交替非常准确地反映出来。

农历实际上是一种阴阳历,它是兼顾月相变化和回归年两个周期而编制的历法。首先,它以月相变化一周的时间作为月的标准,这样1个月的平均长度是29日12时44分2.8秒,农历取29日为1小月,30日为1大月,12个月共354或355日。为了使它的历年长度尽量与回归年长度一致,采用置闰月的办法,有闰月的年份包含13个月。这样一来,农历每年也与季节交替周期相近,并且农历每月与月亮盈亏周期相符。这就是说,它的年和月两个单位,都具有各自确定的天文意义。

农历还有一个特点,就是设置了二十四节气。节气是根据地球绕太阳的公转运动确定的,地球在公转轨道上,每前进15°就算是1个节气。这样,地球1年绕太阳一圈360°,就有24个节气。这样看来,节气和阳历一样,都是以地球绕太阳公转为依据。节气在阳历中的日期都很固定。例如,春分都集中在阳历的3月20日、21日、22日这三天;秋分则集中在9月23日、24日这两天。据史书记载,自战国时代以来,我国农民就开始根据二十四节气来安排农业生产。

为什么我们在使用公历的同时还要使用农历呢?

农业生产与二十四节气的密切关系是原因之—。其次,农历的月是一个朔望周期,航海和渔业、盐业等一些部门的生产活动都离不开它。

农历在我国已经有数千年的历史了,特别是农历中的一些节日,例如春节、元宵节、清明节、端午节、中秋节、重阳节等等,早已成为我国传统的节日,这也是目前我们仍然使用农历的原因之一。

知识点:公历、农历、二十四节气

为什么下半夜看到的流星比上半夜多

我们看到的流星,有时多有时少,如果仔细观测,就会发现下半夜看到的流星比上半夜多。这是什么缘故呢?

在一般情况下,流星体在地球周围空间的分布是均匀的,运动速度的大小和方向各不相同。假如地球没有公转和自转,静止在天空,那么,从各个方向闯进来的流星数目应该大致相等。

由于地球以约30千米/秒的速度绕着太阳公转,这就造成了不同时候出现的流星数目也不相同了。

上半夜,观测者背向地球公转的前进方向所能看到的流星,是那些运动速度比地球公转速度大,并赶上地球闯入大气层的流星体造成的。而在下半夜,观测者面向地球公转的前进方向,这时,地球追上的流星体,或者迎面来的流星体,一旦闯进大气层,都能造成流星现象,所以看到的流星比较多。尤其是接近黎明的时候,遇到的流星最多。从黎明到中午这段时间中,流星同样比较多,但因为是白天,阳光比较强,天空很亮,所以用肉眼和光学望远镜看不到流星。

知识点:流星、流星体、地球公转

为什么会出现狮子座流星雨

你看见过流星雨吗?

在1833年11月17日夜晚,盛大的狮子座流星雨景象十分壮观:流星像暴风雨般持续不断地从狮子座朝四面八方辐射开来,一连好几个小时,最多时每小时出现10万颗流星。有人估计,那天晚上出现的流星至少有20万—30万颗。

从历史上狮子座出现第一次流星雨极盛算起,一共有15次,它们出现的年份是:公元902年、931年、934年、1002年、1101年、1202年、1366年、1533年、1602年、1698年、1766年、1799年、1833年、1866年以及1966年。从上面的记录可估算出狮子座流星雨极盛周期基本上是33—35年。当然,其中也有不按规律的例子。

那么,为什么极盛周期会是33—35年或是它的倍数?

这就必须提到与狮子座流星雨联系在一起的1866年出现的“18661”大彗星了。这颗被命名为“坦普尔—特塔尔”的彗星的公转周期平均是32.9年,在它环绕太阳运动的过程中,除了将残余物质散布在轨道各处,形成狮子座流星群之外,特别密集在其运行轨道的一个比较窄的地段内。地球在每年11月中旬穿越“18661”彗星和狮子座流星群的轨道,但由于“18661”彗星的公转周期是33年左右,地球不会每次都遇上那个密集区,而是每隔33年左右遭遇一次。这就是说,每年11月17日前后,狮子座流星群只有少量流星,而每隔33年左右,会有一次盛大表演。

从近几年狮子座流星雨的情况来看,流星数远没有预报的那么多。据计算,2029年,狮子座流星雨的母体坦普尔一特塔尔彗星与木星相距很近时,有可能在木星巨大引力的作用下,偏离原来轨道。这样的话,狮子座流星雨将会在不久的将来消失。

知识点:狮子座流星雨、彗星、轨道

为什么火星看上去是红色的

火星,似火一般在夜空发出火红色的光芒。从望远镜中看去,火星宛若一团燃烧的火球。这一现象曾一直使古人迷惑难解,因此在中国古代,人们把这颗火红的星星称为“荧惑”。荧就是荧荧似火的意思。

那么,火星为什么会呈火红色呢?

大家知道,火星是太阳系八大行星之一,行星是不会发光的,我们所看到火星火红的颜色是它反射太阳光的结果。

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