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第16章 星空探索(4)

大红斑不是独霸木星的风暴,它还有一些小“兄弟”。“先驱者10号”于1973年12月也发现过小红斑,其扩大程度直逼大红斑。然而,“先驱者11号”1974年12月再次飞过小红斑时却发现它已经消失了。小红斑从形成到消逝,只用了短短两年时间,规模也只与地球上的风暴差不多,这跟大红斑不能相比。因此有人认为大红斑长久不息应该还有别的原因。

木星的卫星群

在西方传说中,木星的卫星都是宙斯的情人。木星的卫星分成三群’其中木卫五和四个伽利略卫星是最靠近木星的一群,它们都在木星的赤道面上沿圆形轨道顺行,是规则卫星。其余的卫星都是不规则卫星,但又可分为两群。离木星稍远的一群卫星一木卫六、木卫十等顺行,离木星最远的一群一木卫九、木卫十二等都是逆行卫星。木星的卫星数目在不断地增加,现在我们所知道的木星的卫星已达48个。

木卫一(伊奥)比月球略大一点,组成上更接近类地行星,主要是硅酸盐类熔岩。它中心的铁核半径至少有900千米,也可能混有硫化铁。木卫一的表面非常年轻,有数百个火山口,包括很多活火山。木卫一表面的平均温度约为—143C,但有些特别热的热点可高达1227C,这些热点是木卫一发散热量的主要机制。木卫一可能拥有自己的磁场。木卫一有稀薄大气,以二氧化硫为主,也可能还含有其他气体,没什么水或根本不含水。

木卫二(欧罗巴)比月球略小一点。它主要由硅酸盐类岩石质组成,有一层薄薄的冰水覆盖在表面。木卫二有着非常平坦的表面,影像中的一些突出物可能只是反照率差异或是一些低矮的地形起伏而已,撞击坑极少。木卫二的表面很像是地球上的海冰,因此在它的表冰之下可能有液态水,也许可深达50千米。在其表面上最显著的特征就是一连串的暗纹布满了全球,最新的解释是由一连串的火山或喷泉所造成。木卫二有由极稀薄的氧气组成的大气。

木卫三(加尼美得)是太阳系中最大的卫星,体积比水星还大但质量仅约为其一半。木卫三有一个铁质或硫化铁的小核,其外是硅酸盐类熔岩,最外壳冰。木卫二的表面混杂着两种地区:—种.很老、多坑洞的暗区;另一种.稍年轻的、有沟脊罗列的亮区。和月面或水星表面相比,它要平坦得多,它的坑洞没有环脊及中心凹陷。木卫三有极其稀薄的大气,由氧气组成,其来源也同样是非生物性的,木卫三还有磁场。

木卫四(卡利斯托)只比水星小一点,但质量仅及其1/3。木卫四的内部组成是渐变的,岩石的比例越往核心越高,整体而言,冰占40;,而岩石和铁质占60;。木卫四拥有太阳系目前已知最老、坑洞最密的表面。虽然大小相近,木卫四的地质史要比木卫三简单得多。它有稀薄的大气,主要成分是二氧。

土星世界

明亮的“项圈”——土星环

在美丽的行星世界里,木星和天王星都有光环环绕,仿佛是行星的明亮项圈。但还有一颗行星的“项圈”更为璀璨耀眼、壮观亮丽。

在望远镜里,我们可以看到3圈薄而扁平的光环围绕着土星。说到土星光环的发现,不得不提到伽利略。他的自制望远镜捕捉到的土星两边的侧面好像有小星忽闪不定,变幻莫测,但直到他去世,也没弄明白这到底是怎么回事。他万万没想到他正是第一个发现土星光环的人。

半个多世纪以后,荷兰天文学家惠更斯用更大更好的望远镜看到了土星光环。惠更斯认为,土星的光环形状是不断变化的,当我们恰好从它侧面看过去时,薄薄的光环仿佛就隐没不见了。

后来,科学家又发现土星光环分为好几层。卡西尼是17世纪末、18世纪初意大利的著名天文学家。1675年,他在土星光环中发现有一圈空隙。在质量稍好一点的土星照片上,这个缝隙是很清晰的。他所发现的这个缝隙,后来被命名为“卡西尼环缝”。这个环缝把光环分成外环(A环)和中环(B环)。

1850年,注意到B环内侧还有暗环(C环),在非常清晰的照片上看到的C环只是稍微暗一点。

由A环、B环、C环构成了光环的主体,分别叫外环、中环、内环。

1966年,人们又发现了C环内侧更暗的D环。

1969年,发现了A环外侧又有一层E环。

D环几乎向内触及到土星表面,E环延伸到5—6个土星半径以外。

1979年,“先驱者11号”发现A环外还有新环一F环。

1980年,“旅行者1号”又发现了G环,地点在远离土星中心10—15个土星半径的广阔空间。

土星环的环数不断增加,越来越多……

“旅行者1号”和“旅行者2号”在远征太阳系的旅途中飞越土星,发现了土星光环鲜为人知的内在秘密。

土星光环是环环相套的,有成千上万个,看上去就像一张硕大无比的密纹唱片上那一圈圈的螺旋纹路。

土星光环结构复杂,千姿百态,让人眼花缭乱。卡西尼环缝不是中空的,在环缝中密密地排着20多条细环,每个环又包括若干细环。A环、B环、C环是由几百乃至上千条细环所构成的,F环至少由3条细环所构成,其中两条像女孩的发辫一样相互扭结着。大部分的光环是光滑匀称的,但还有的环是锯齿形状的,有的环如辐射状等。

所有的环都由大小不等的碎块颗粒组成,大小相差悬殊,大的可达几十米,小的不过几厘米或者更微小。由于它们的外面都包有一层冰壳,因此在太阳光的照射下,形成了动人的明亮光环。

又宽又薄,是土星光环的另一个明显特征。

土星环延伸到土星以外辽阔的空间,最外环距土星中心有10—15个土星半径,土星光环宽达20万千米,可以在光环面上并列排10多个地球。

另外,土星光环又很薄。透过土星环,我们还可见到光环后面闪烁的星星,土星环最厚估计不超过150千米。所以,当光环的侧面转向我们时,远在地球上的人们望过去,150千米厚的土星环就像薄纸一张一光环“消失”了。每隔15年,光环就要消失一次。

奇异的土星光环位于土星赤道平面内,与地球公转情况一样,土星赤道与它绕太阳运转轨道平面之间有个27°的夹角,这个倾角造成了土星光环模样的变化。我们会一段时间“仰视”土星环,一段时间又“俯视”土星环,这些时候的土星光环像顶漂亮的亮边草帽。另外一些时候,它又像一个平平的圆盘,或者突然隐身不见。

美丽而神秘的土星光环给人们带来了太多的猜测与遐想。组成光环的这些物质,是来自土星诞生的遗物还是来自土星卫星与小天体相撞后的碎片?土星环为什么有那么奇异的结构呢?这些都是有待科学家们研究和探讨的难题。

卫星家族

土星的卫星共有23个,是太阳系当之无愧的卫星大家族。

在众多的围绕土星的卫星中,最外面的一颗是土卫九。土卫九到土星的平均距离是1300万千米,相当于月球到地球距离的35倍,绕土星运行一周需费时550天。土卫九不仅最远,它还沿着“错误方向”运行,是逆行的,在众多卫星兄弟们整齐统一的前进方向中特别“别扭”。太阳系绝大多数卫星围绕中心行星运行的方向,都与这些行星的自转方向相同,行星也以这个方向绕太阳运行。然而土卫九却是少数几颗反其道而行之的卫星之一,看上去就像是它围绕土星向后面退行。

距土星最近的是土卫十五,它与土星距离约13.7万千米,只有月球到地球距离的1/3,仅为卫星到土星中心的2.3个土星半径;公转周期也短,只有0.601天,换句话说,绕巨大的土星转一圈,半天多一点就足够了。

有趣的是,23颗形形色色的卫星,并不是都有资格拥有专用轨道的。土卫四和土卫十二、土卫十和土卫十一都分别同处一个轨道,而土卫三、土卫十六和土卫十三则三星共轨。土星卫星和光环也很有“缘”,土卫十三和土卫十四就分居F环的里侧和外侧,把光环夹在中间,它们像牧羊人保护羊群一样,由此得到一个动听的名字一“牧羊人卫星”。

土卫八是一颗顺行卫星。一些科学家认为,大约在1亿年前,土卫八被着星撞击,导致水分消散了,但在以后的100万年里,暗物质重新聚集到前半球上……

至于土卫八的真面目是怎样的,还有待于天文学家们的继续探索。我们也期待将来有更多的宇宙飞船探测土星,能解开庞大的土星世界的谜团。

彗星的传说

自古以来,偶尔现身的着星就被抹上了神秘恐怖色彩。我国民间叫它“扫帚星”,认为它会给地球带来灾难、饥饿、战争。当著名的哈雷着星在1066年出现时,正是法国诺曼底公爵威廉率兵准备人侵英国的时候,后来一举获胜,建立了诺曼底王朝,威廉公爵夫人为了纪念这次胜利,将当时的情景编织在一幅挂毯上,图中一方是一群诺曼底人指着着星露出胜利微笑,另一方则是英国的哈罗德王坐在王位上望着头上着星,惊恐万状。

但是,埃德蒙·哈雷却不相信这些迷信传说,他曾担任过格林尼治天文台台长。1682年,他26岁的时候,亲眼见到了那颗以他名字命名的着星,他利用牛顿的着星轨道计算方法,分析了1337—1698年以来有观测记录的24颗着星轨道,发现其中1531年、1607年和1682年的三颗着星在出现方法、运行轨道和时间间隔上有着惊人的相似,遂于1705年断定这几颗着星是同一颗着星的反复出现,并预言,这一着星将在1758年再度出现在空中,并且每隔76年将出现一次。后来,哈雷的预言得以证实,该着星在1758年的圣诞之夜果然再次回归,遗憾的是哈雷已于16年前与世长辞,无缘与它会面了。为纪念哈雷的功绩,这颗着星就被正式命名为“哈雷着星”,这也是人类第一次预报归期的星。

20世纪哈雷着星有两次回归,第一次是1910年5月,地球在哈雷着星庞大的尾巴中逗留了好几个小时,亮度如同火星,让人大饱眼福。第二次,1985—1986年,就远不如上次壮观,直到1986年三四月份,人们才在南半球上空一睹尊容。

这两次回归,使哈雷着星风靡全球,家喻户晓。中国著名天文学家张钰哲说:“哈雷着星1901年回归时,我是8岁学童。着星横扫天际的奇景,深深打动了我。这个最初的印象对于我以后转学天文并从事小行星的观测研究起了作用。”

对于最关注着星回归的天文学家和天文学界来说,又是怎样一幅情景呢?

奇妙的白矮星

1996年2月,一位日本天文爱好者在室外追踪着星时,突然发现一颗亮星出现在人马座里,像火炬一样闪耀辉光。这位名叫樱井的爱好者以为自己发现了新星,按照国际惯例,他立即向国际天文协会作了报告。

樱井的发现很快在世界范围内传播开来,天文学家们纷纷把望远镜指向人马座天空。的确,这是一颗新发现的星。在大西洋东北部群岛上的望远镜很快看到了它,在美国德克萨斯天文台的大望远镜拍到了它的光谱,智利的望远镜也观测到了。为了表彰樱井的成绩,国际天文协会将它被命名为“樱井星”。

于是研究者纷至沓来,随着研究的深人,樱井星的新星资格出现了信任危机。新星是一种特殊天体,它的亮度只在几天内增加几百倍到几十万倍,几个星期后逐渐变暗,最后恢复如初。而樱井星在几个星期后依然光辉灿烂,耀眼闪光,两年以后,天文学家还能在它周围的微弱气体中观测到余晖。分析表明,这是一颗温度为6000C、大小与地球差不多的白矮星,它的光是由濒临死亡的星收缩产生的。

白矮星是体积小,光度暗,颜色白而带蓝的星,是恒星世界的“侏儒”。因为它白而小,所以叫它白矮星。它的直径同我们地球差不多,质量却有太阳那么大,是一种密度很大的星。

白矮星收缩到地球大小时,突然膨胀开来,并且继续膨胀下去,像正在充气的气球一样,成为体积很大,腹内空空的红巨星或红超巨星。樱井星在两年内膨胀到100个太阳大小,成为星星世界的庞然大物。到1998年底变成一颗冷而亮的红超巨星,直径约有150个太阳直径大。这时,它里面继续收缩,外面继续膨胀,外壳与内核逐渐分离。膨胀的外壳变成云雾状的“行星状星云”,留在星云中心的恒星内核经过一番“脱胎换骨”改造后,变成隐没在它自己抛出的碎片和尘埃云中的白矮星。

樱井星在星际尘埃中悄然“消失”后又复活了,并且踏上新的征途,演出一幕惊心动魄的“活报剧”:以每秒数百千米速度向空间吹出气体。这出“戏”吸引了不少天文学家,他们一方面用大望远镜观看它精彩的“表演”;一方面探索它起死回生的“还魂术”。或许有人以为它是宇宙怪胎吧?其实,樱井星绝不是浩瀚宇宙中的稀有之物,而有它的“同志加兄弟”。据天文学家估计,宇宙中约有20;的小质量恒星在走向自己坟茔的过程中可以运用“还魂术”起死回生。因为恒星是在核反应中,“燃烧”自己体内的氢来维持生命,所以恒星的“还魂术”就是依靠对流过程把它周围的氢“翻腾”到核心区域进行核反应。在这个反应过程中,生成物愈来愈重。因此这种星的周围缺乏氢元素而富含重元素。目前在银河系中,像这样周围缺乏氢的白矮星至少有5个,它们都在过去某些时候死而复生过。表面上看,浩繁的银河系中只有5颗死而复生的星,数目并不多。其实,情况并非如此,只是它们复活的时间短促,我们没机会看到罢了。

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