浅论天文
天文学历史
天文学的起源可以追溯到人类文化的萌芽时代。远古时代,人们为了指示方向、确定时间和季节,而对太阳、月亮和星星进行观察,确定它们的位置、找出它们变化的规律,并据此编制历法。从这一点上来说,天文学是最古老的自然科学学科之一。
古时候,人们通过用肉眼观察太阳、月亮、星星来确定时间和方向,制定历法,指导农业生产,这是天体测量学最早的开端。早期天文学的内容就其本质来说就是天体测量学。从十六世纪中期哥白尼提出日心体系学说开始,天文学的发展进入了全新的阶段。此前包括天文学在内的自然科学,受到宗教神学的严重束缚。哥白尼的学说使天文学摆脱宗教的束缚,并在此后的一个半世纪中从主要纯描述天体位置、运动的经典天体测量学,向着寻求造成这种运动力学机制的天体力学发展。
十八、十九世纪,经典天体力学达到了鼎盛时期。同时,由于分光学、光度学和照相术的广泛应用,天文学开始朝着深入研究天体的物理结构和物理过程发展,诞生了天体物理学。
二十世纪现代物理学和技术高度发展,并在天文学观测研究中找到了广阔的用武之地,使天体物理学成为天文学中的主流学科,同时促使经典的天体力学和天体测量学也有了新的发展,人们对宇宙及宇宙中各类天体和天文现象的认识达到了前所未有的深度和广度。
天文学就本质上说是一门观测科学。天文学上的一切发现和研究成果,离不开天文观测工具——望远镜及其后端接收设备。在十七世纪之前,人们尽管已制作了不少天文观测仪器,如中国的浑仪、简仪,但观测工作只能靠肉眼。1608年,荷兰人李波尔赛发明了望远镜,1609年伽里略制成第一架天文望远镜,并作出许多重要发现,从此天文学跨入了用望远镜时代。在此后人们对望远镜的性能不断加以改进,以期观测到更暗的天体和取得更高的分辨率。1932年美国人央斯基用他的旋转天线阵观测到了来自天体的射电波,开创了射电天文学。1937年诞生第一台抛物反射面射电望远镜。之后,随着射电望远镜在口径和接收波长、灵敏度等性能上的不断扩展、提高,射电天文观测技术为天文学的发展作出了重要的贡献。二十世纪后50年中,随着探测器和空间技术的发展以及研究工作的深入,天文观测进一步从可见光、射电波段扩展到包括红外、紫外、X射线和γ射线在内的电磁波各个波段,形成了多波段天文学,并为探索各类天体和天文现象的物理本质提供了强有力的观测手段,天文学发展到了一个全新的阶段。而在望远镜后端的接收设备方面,十九世纪中叶,照相、分光和光度技术广泛应用于天文观测,对于探索天体的运动、结构、化学组成和物理状态起了极大的推动作用,可以说天体物理学正是在这些技术得以应用后才逐步发展成为天文学的主流学科。
人类很早以前就想到太空畅游一番了。1903年人类在地球上开设了第一家月亮公园。花50美分就能登上一个雪茄状、带翼的车,然后车身剧烈摇晃,最后登上一个月亮模型。
同一年,莱特兄弟在空中哒哒作响地飞行了59秒,同时一位名为康斯坦丁·焦乌科夫斯基、自学成才的俄罗斯人发表了题为《利用反作用仪器进行太空探索》的文章。他在文内演算,一枚导弹要克服地球引力就必须以1.8万英里的时速飞行。他还建议建造一枚液体驱动的多级火箭。
50年代,有一个公认的基本思想是,哪个国家第一个成功地建立永久性宇宙空间站,它迟早就能控制整个地球。冯·布劳恩向美国人描述了洲际导弹、潜艇导弹、太空镜和可能的登月旅行。他曾设想建立一个经常载人的、并能发射核导弹的宇宙空间站。他说:“如果考虑到空间站在地球上所有有人居住的地区上空飞行,那么人们就能认识到,这种核战争技术会使卫星制造者在战争中处于绝对优势地位。
1961年,加加林成为进入太空的第一人。俄国人用他说明,在天上飞来飞去的并不是天使,也不是上帝。美国约翰·肯尼迪竞选的口号是“新边疆”。他解释说:“我们又一次生活在一个充满发现的时代。宇宙空间是我们无法估量的新边疆。”对肯尼迪来说,苏联人首先进入宇宙空间是“多年来美国经历的最惨痛的失败”。唯一的出路是以攻为守。1958年美国成立了国家航空航天局,并于同年发射了第一颗卫星“探险者”号。1962年约翰·格伦成为进入地球轨道的第一位美国人。
许多科学家本来就对危险的载人太空飞行表示怀疑,他们更愿意用飞行器来探测太阳系。
而美国人当时实现了突破:三名宇航员乘“阿波罗号”飞船绕月球飞行。在这种背景下,计划在1969年1月实现的两艘载人飞船的首次对接具有特殊的意义。 补充回答: 20世纪的80年代,苏联的第三代空间站“和平”号轨道站使其航天活动达到高峰,都让美国人感到眼热。“和平”号被誉为“人造天宫”,1986年2月20日发射上天,是迄今人类在近地空间能够长期运行的唯一载人空间轨道站。它与其相对接的“量子1号”、“量子2号”、“晶体”舱、“光谱”舱、“自然”舱等舱室形成一个重达140吨、工作容积400立方米的庞大空间轨道联合体。在这一“太空小工厂”相继考察的俄罗斯和外国宇航员有106名,进行的科考项目多达2.2万个,重点项目600个。
在“和平”号进行的最吸引人的实验是延长人在太空的逗留时间。延长人在空间的逗留时间是人类飞出自己的摇篮地球、迈向火星等天体最为关键的一步,要解决这一难题需克服失重、宇宙辐射及人在太空所产生的心理障碍等。俄宇航员在这方面取得重大进展,其中宇航员波利亚科夫在“和平”号上创造了单次连续飞行438天的纪录,这不能不被视为20世纪航天史上的一项重要成果。在轨道站上进行了诸如培养鹌鹑、蝾螈和种植小麦等大量的生命科学实验。
如果将和平号空间站看作人类的第三代空间站,国际空间站则属于第四代空间站了。国际空间站工程耗资600多亿美元,是人类迄今为止规模最大的载人航天工程。它从最初的构想和最后开始实施既是当年美苏竞争的产物,又是当前美俄合作的结果,从侧面折射出历史的一段进程。
国际空间站计划的实施分3个阶段进行。第一阶段是从1994年开始的准备阶段,现已完成。这期间,美俄主要进行了一系列联合载人航天活动。美国航天飞机与俄罗斯“和平”号轨道站8次对接与共同飞行,训练了美国宇航员在空间站上生活和工作的能力;第二阶段从1998年11月开始:俄罗斯使用“质子-K”火箭把空间站主舱——功能货物舱送入了轨道。它还担负着一些军事实验任务,因此该舱只允许美国宇航员使用。实验舱的发射和对接的完成,将标志着第二阶段的结束,那时空间站已初具规模,可供3名宇航员长期居住;第三阶段则是要把美国的居住舱、欧洲航天局和日本制造的实验舱和加拿大的移动服务系统等送上太空。当这些舱室与空间站对接后,则标志着国际空间站装配最终完成,这时站上的宇航员可增至7人。 补充回答: 美、俄等15国联手建造国际空间站,预示着一个各国共同探索和和平开发宇宙空间的时代即将到来。不过,几十年来载人航天活动的成果还远未满足他们对太空的渴求。“路漫漫其休远兮,吾将上下而求索”,人类一直都心怀征服太空的欲望和和平利用太空资源的决心。1998年11月,人类第一个进入地球轨道的美国宇航员、77岁的老格伦带着他未泯的雄心再次踏上了太空征程,这似乎在告诉人类:照此下去,征服太空不是梦。
宇宙是有限的?镜像是无限的?
宇宙是有限的还是无限的?有没有中心?有没有边/有没有生老病死?有没有年龄?这些恐怕是自从有人类活动以来一直被关心的问题。宇宙学——它是从整体角度探讨宇宙结构与演化的天文学分支学科,其主要目的是利用已有的物理定律,或利用一些局部成立的定律,合情理地对宇宙作出推论。
早在20世纪以前就有有关宇宙的记载。西方有关宇宙的研究可以分为四各时期。第一个时期是启蒙时期,主要是远古时代有关宇宙的神话传说。第二个时期是从公元前6世纪到公元前1世纪以至到中世纪(15世纪)为止,那时地心学主宰宇宙学。第三个时期是从16~世纪到17世纪,16世纪哥白尼的日心学说,开始把宇宙学从神话中解放出来,到17世纪,牛顿开辟了了以力学方法研究宇宙学的新经验,形成了经典宇宙学。第四时期,18世纪到19世纪,把研究扩大到银河系和河外星系,为现代宇宙学的发展奠定了基础。作为世界上四大文明古国之一的中国,在天文学方面有着灿烂的历史在天象记载、天文仪器制作和宇宙理论方面都为我们留下了珍贵的记录。
现代宇宙学是从爱恩思坦1917年发表的论文《对广意相对论的宇宙学的考察》开始的,1922~1927年,原苏联数学家佛里得曼(A.Fredmann)、比利时科学家勒梅特(A.G.lemaitre)提出和发展了宇宙膨胀模型。1948年,邦迪(Bondi,H)、哥尔德(Gold,T)、霍伊尔(Huyle,F.)提出完善的宇宙学原理与稳恒的宇宙学原理模型。还有一些宇宙论研究者,把总星系的膨胀同万有引力常数G联系起来,1975年美国范佛兰登认为G正以每年百分之一的速度减少。有人提出了引力常数G的减少是总星系膨胀的原因。
哈勃膨胀、微波辐射、轻元素的合成以及宇宙的测量被认为是现代宇宙学的四大基石。今天的宇宙学研究更依赖于观测技术以及科学水平的提高。这些观测事实都支持了目前流行的大爆炸宇宙学的理论观点
现代宇宙学认为宇宙没有中心。现代宇宙模型中主要有五种模型:牛顿无限、静止宇宙模型、爱恩思坦静态模型、佛里得曼宇宙模型、稳恒态宇宙模型和大爆炸宇宙模型。
美国数学家杰弗里·威克斯的最新宇宙模型令科学界震惊:一个大小有限、形状如同足球的镜子迷宫;宇宙之所以令人产生无边无界的“错觉”, 是因为这个有限空间通过“返转”效应无限重复映现自身。
宇宙是有限的还是无限的?一个争论不休的古老问题。今天,根据天文观察资料和理论分析,多数天文学家都认定宇宙是无限的。
日前,根据美国国家航空航天局(NASA)2001年发射升空的WMAP宇宙微波背景辐射探测器获得的资料,美国数学家杰弗里·威克斯推断,宇宙其实是有限的,相对说来其实并不大,大约只有70亿光年宽度,形状为五边形组成的12面体,有如足球。人们之所以感觉宇宙是无限的,是因为宇宙就像一个镜子迷宫,光线传过来又传过去,让人们发生错觉,误以为宇宙在无限伸展
乾卦六龙的天文科学含义新解 论文
内容提要:本文认为乾卦六爻爻辞所说的"六龙"各种状态是苍龙星在一个回归年中所运动的不同天象。这种天象的观测年代,过去的研究都根据秦汉"二月二,龙台头"等记载认为是春秋秦汉的实际观测。我们认为,其观测年代至少应早于西周晚期以前的乾卦爻辞形成年代;并根据秦汉易学中"建子起乾龙""九二当太簇之月"的文献记载、甲骨文中"正月见龙"的记载以及仰韶文化时期的"羲和御龙"蚌塑图有力地证实了六龙天象的观测年代当与五帝虞夏的年代相当。同时认为,六龙天象的观测是先民们创制"六龙季?quot;的天文基础,"六龙季历"则是在古老的易占系统中流传的"易以三百六十析为期"的、创制于原始社会晚期的一种太阳历。
关键词:乾卦六龙,苍龙星,西水坡蚌塑龙,六龙季历。
一乾卦六龙天文含义新解
《周易》乾卦的七条爻辞中,有五条直接描述了龙的状态,另二条虽未出现龙字,但根据其所在爻位,可知它们也间接地描述了龙的状态。古人多认为这些运动的龙太反映了天之"阳气"运动在一年中所导致的寒暑、气候、节气、时令的变化,汉、唐大儒们又把六种龙态(用九爻除外)各配上月建,形成了一种六季十二个月的"卦气历"。如下:
初九:潜龙勿用。
唐李鼎祚《周易集解》引《子夏易传》曰:"龙,所以象阳也。"引汉马融曰:"物莫大於龙,故借龙以喻天之阳气也。初九,建子之月,阳气动於黄泉,既未萌芽,犹是潜伏,故曰潜龙。"
初九潜龙为建子之月(夏历十一月),最早见于西汉京房《京氏易传》卷上:"建子起潜龙。"至隋代何妥在解释《文言传》"潜龙勿用,阳气潜藏"时说的更明白:"此第三章,以天道明之。当十一月,阳气虽动,犹在地中,故曰潜龙也。"(唐李鼎祚《周易集解》引)如果把"龙"理解为天上的龙星,则在十一月冬至时,其尚潜藏于地下。
九二:见龙在田,利见大人。
《文言传》:"见龙在田,时舍也?quot;时,当指四时或年。舍,止也,指"见龙在田"在一年中所占的一个时间段。唐孔颖达《周易正义》疏引汉"先儒"曰:
"诸儒以为九二当太簇之月,阳气发见。则九三为建辰之月,九四为建午之月,九五为建申之月,为阴气始杀,不宜称飞龙在天。上九为建戌之月,群阴既盛,上九不得言与时偕极。"(十三经注疏本)
太簇之月即夏历正月,《礼记月令》:"孟春之月,……其音角,律中太簇。"此汉儒以为九二爻当正月,九三爻当三月,九四爻当五月,九五爻当七月,上九爻当九月。但孔颖达根据当时的卦气说对九五、上九提出异义,是其对以360天为一年的卦气说不理解的结果,后面详论这个问题。
三国王弼注九二云:"出潜离隐,故曰见龙;处於地上,故曰在田。"(《周易集解》)据此,见龙在田反映的天象是,当夏历正月时,东方龙星的角宿在初昏时会出现在东方地平线以上。
九三:君子终日乾乾,夕惕若厉,无咎。
《文言传》曰:"终日乾乾,与时偕行。"何妥曰:"此当三月,阳气浸长,万物将盛,与天之运俱行不息也。"(《周易集解》)此爻未出现龙字,但以君子比龙。君子在此时正处在因时而惕、自强兢业的阶段,与处在见龙、跃龙之间,又"与时偕行"的龙星阶段一致,故陈久金先生认为,此时的"苍龙正处于从地平线处上升的阶段",是很有道理的。照汉唐人的看法,这种卦气所代表的天象相当于夏历三月。
九四:或跃在渊,无咎。
唐李鼎祚《周易集解》引隋何妥曰:"此当五月,微阴初起,阳将改变,故云乃革也。"此与"先儒"所说一致,"或跃在渊"的龙象当夏历五月(建午之月)。
又引晋干宝曰:"跃者,暂起之言,既不安於地,而未能飞於天。四以初为应。渊,谓初九甲子龙之所由升也。或之者,疑之也。"引东汉苟爽曰:"地下称渊也。"
照古人的解释,经过九二、九三已逐步升出东方的苍龙一下子又恢复到初九的地下之渊,准备再跃出来。这从天象角度显然难以解释。夏含夷先生对此矛盾?quot;好象"二字解释,认为"或跃在渊的意思,就是苍龙好象从地平线之下的渊水里跳跃起来",使此一龙象变成了想象中的虚象。陈久金先生认为:"或不如释作域。或跃在渊,即在渊域跃,为从地平线处跳跃上天之义",其实是避开了苍龙为什么会退回地平线以下的"渊"的矛盾。此谜至今无人解开。
笔者在郑慧生先生的启发下认为,夏历五月"或跃在渊"的天空苍龙,,并未退回地平线以下,而且确实是在从"渊"中跃出,只是这个渊不是地下之"渊",而是天空之渊--银河。翻开星图表,可看到银河与赤道的交叉部位,银河突然鼓涨起来接近圆形,犹如一汪旋涡。《说文》?quot;渊,回水也。"可巧的是,就在这个部位,苍龙的下半身心、尾、箕陷在回水之渊,上半身角、亢、氐、房婉延向斜上方伸展,跃跃欲出,正是一副跃於渊而欲出的形象。所以此时的苍龙星经过九二、九三的四个月后(四个月120度,苍龙全长为75度,以角宿正月高出东方地平线10度计)苍龙尾部跃出东南地平线55度左右,也只有在此时,银河才能比较清晰的看出来,尾、箕陷在银河之渊,而房、心二宿此时接近中天。九四爻辞"或跃在渊",形象地反映了夏历五月苍龙星所呈现的这种天象。
九五:飞龙在天,利见大人。
《文言传》:"飞龙在天,乃位乎天德?quot;唐李鼎祚《周易集解》引何妥曰:"此当七月,万物盛长,天功大成,故云天德也。"引东汉苟爽曰:"飞者,喻无所拘。天者,首事造制,大人造法,见居天位,圣人作而万物睹,此其义也。"
按古人的看法,"飞龙在天"当指苍龙在天空无拘无束的飞翔。陈久金先生认为必然指苍龙星位于"天顶或正南方",未免过于拘泥,也不符合古人愿意。九四爻之渊为银河,到九五时银河已呈正南北或偏西,苍龙主体必然已位于西南方,所呈现的正是龙"无所拘"的天象。因此,"飞龙在天"指苍龙体陈列于天上即可,非必指在"天顶或正南方"。关于这一点,有濮阳西水坡出土的距今6000年左右的"羲和御龙"蚌塑图为旁证,详后。
上九:亢龙有悔。
夏含夷先生从"亢"为龙颈出发,认为是"龙头已入地平,龙脖在地平以上的星象"。陈久金先生从"九五时龙正位于天上的最高处"出发,认为夏先生的解释显然不正确,而应是"位于西南方、逐渐西沉的苍龙之象"。其实,夏、陈二先生的解释均有可商之处。《周易集解》引王肃曰:"穷高曰亢。知进忘退,故悔也。"亢龙,即飞的极高已看不到的苍龙,"悔"字通"晦",义为尽。月尽为晦,龙极高必尽晦。隋何妥解释《文言传》"亢龙有悔,与时偕极"时说:"此当九月,阳气大衰,向将极尽,故云偕极也。"(唐李鼎祚《周易集解》)阳气在这里比拟苍龙,苍龙"向将极尽",也是指龙体已尽晦于西方地平线以下,故曰"亢龙有悔"。实际天象是,夏历七月飞龙在天以后,太阳逐渐躔在角、亢……箕等宿,龙头、龙身、龙尾也逐渐没于西方地平线以下,至九月份,整个龙体在初昏时都看不到了,所以说夏历九月"亢龙有悔"。
孔颖达对"上九为建戌之月"提出质疑,根据是"群阴既盛,上九不得言与时偕极",这显然是错误的。因为,只有阴盛阳衰时才会出现上九"亢龙"晦隐的局面,既然建戌之月是"阴气盛",那么,代表阳气的苍龙走到了"尽头"晦而不见,与九月节气之"时"反映的阴盛阳衰相偕同,是顺理成章的。刚好应该说九月群阴盛时,上九亢龙阳气尽衰而与节气偕同至极。
用九:见群龙,无首吉。
夏、陈二先生从"龙无首"的字面意义出发,认为这条爻辞是"明白无误地"秋分时(当为战国汉秋分时)的天象。因为当战国汉秋分时"日在角"(《礼记·月令》),龙头角宿与太阳同时西落,故初昏时能看到龙身而不见龙头,这好象是不移之说。其实,在这里,夏、陈二先生忽略了两个重要问题,一是为何称"群龙"而不单称"龙";二是用九的含义及其为何是最后一条爻辞。
浅论天文
天文学历史
天文学的起源可以追溯到人类文化的萌芽时代。远古时代,人们为了指示方向、确定时间和季节,而对太阳、月亮和星星进行观察,确定它们的位置、找出它们变化的规律,并据此编制历法。从这一点上来说,天文学是最古老的自然科学学科之一。
古时候,人们通过用肉眼观察太阳、月亮、星星来确定时间和方向,制定历法,指导农业生产,这是天体测量学最早的开端。早期天文学的内容就其本质来说就是天体测量学。从十六世纪中期哥白尼提出日心体系学说开始,天文学的发展进入了全新的阶段。此前包括天文学在内的自然科学,受到宗教神学的严重束缚。哥白尼的学说使天文学摆脱宗教的束缚,并在此后的一个半世纪中从主要纯描述天体位置、运动的经典天体测量学,向着寻求造成这种运动力学机制的天体力学发展。
十八、十九世纪,经典天体力学达到了鼎盛时期。同时,由于分光学、光度学和照相术的广泛应用,天文学开始朝着深入研究天体的物理结构和物理过程发展,诞生了天体物理学。
二十世纪现代物理学和技术高度发展,并在天文学观测研究中找到了广阔的用武之地,使天体物理学成为天文学中的主流学科,同时促使经典的天体力学和天体测量学也有了新的发展,人们对宇宙及宇宙中各类天体和天文现象的认识达到了前所未有的深度和广度。
天文学就本质上说是一门观测科学。天文学上的一切发现和研究成果,离不开天文观测工具——望远镜及其后端接收设备。在十七世纪之前,人们尽管已制作了不少天文观测仪器,如中国的浑仪、简仪,但观测工作只能靠肉眼。1608年,荷兰人李波尔赛发明了望远镜,1609年伽里略制成第一架天文望远镜,并作出许多重要发现,从此天文学跨入了用望远镜时代。在此后人们对望远镜的性能不断加以改进,以期观测到更暗的天体和取得更高的分辨率。1932年美国人央斯基用他的旋转天线阵观测到了来自天体的射电波,开创了射电天文学。1937年诞生第一台抛物反射面射电望远镜。之后,随着射电望远镜在口径和接收波长、灵敏度等性能上的不断扩展、提高,射电天文观测技术为天文学的发展作出了重要的贡献。二十世纪后50年中,随着探测器和空间技术的发展以及研究工作的深入,天文观测进一步从可见光、射电波段扩展到包括红外、紫外、X射线和γ射线在内的电磁波各个波段,形成了多波段天文学,并为探索各类天体和天文现象的物理本质提供了强有力的观测手段,天文学发展到了一个全新的阶段。而在望远镜后端的接收设备方面,十九世纪中叶,照相、分光和光度技术广泛应用于天文观测,对于探索天体的运动、结构、化学组成和物理状态起了极大的推动作用,可以说天体物理学正是在这些技术得以应用后才逐步发展成为天文学的主流学科。
人类很早以前就想到太空畅游一番了。1903年人类在地球上开设了第一家月亮公园。花50美分就能登上一个雪茄状、带翼的车,然后车身剧烈摇晃,最后登上一个月亮模型。
同一年,莱特兄弟在空中哒哒作响地飞行了59秒,同时一位名为康斯坦丁·焦乌科夫斯基、自学成才的俄罗斯人发表了题为《利用反作用仪器进行太空探索》的文章。他在文内演算,一枚导弹要克服地球引力就必须以1.8万英里的时速飞行。他还建议建造一枚液体驱动的多级火箭。
50年代,有一个公认的基本思想是,哪个国家第一个成功地建立永久性宇宙空间站,它迟早就能控制整个地球。冯·布劳恩向美国人描述了洲际导弹、潜艇导弹、太空镜和可能的登月旅行。他曾设想建立一个经常载人的、并能发射核导弹的宇宙空间站。他说:“如果考虑到空间站在地球上所有有人居住的地区上空飞行,那么人们就能认识到,这种核战争技术会使卫星制造者在战争中处于绝对优势地位。
1961年,加加林成为进入太空的第一人。俄国人用他说明,在天上飞来飞去的并不是天使,也不是上帝。美国约翰·肯尼迪竞选的口号是“新边疆”。他解释说:“我们又一次生活在一个充满发现的时代。宇宙空间是我们无法估量的新边疆。”对肯尼迪来说,苏联人首先进入宇宙空间是“多年来美国经历的最惨痛的失败”。唯一的出路是以攻为守。1958年美国成立了国家航空航天局,并于同年发射了第一颗卫星“探险者”号。1962年约翰·格伦成为进入地球轨道的第一位美国人。
许多科学家本来就对危险的载人太空飞行表示怀疑,他们更愿意用飞行器来探测太阳系。
而美国人当时实现了突破:三名宇航员乘“阿波罗号”飞船绕月球飞行。在这种背景下,计划在1969年1月实现的两艘载人飞船的首次对接具有特殊的意义。
20世纪的80年代,苏联的第三代空间站“和平”号轨道站使其航天活动达到高峰,都让美国人感到眼热。“和平”号被誉为“人造天宫”,1986年2月20日发射上天,是迄今人类在近地空间能够长期运行的唯一载人空间轨道站。它与其相对接的“量子1号”、“量子2号”、“晶体”舱、“光谱”舱、“自然”舱等舱室形成一个重达140吨、工作容积400立方米的庞大空间轨道联合体。在这一“太空小工厂”相继考察的俄罗斯和外国宇航员有106名,进行的科考项目多达2.2万个,重点项目600个。
在“和平”号进行的最吸引人的实验是延长人在太空的逗留时间。延长人在空间的逗留时间是人类飞出自己的摇篮地球、迈向火星等天体最为关键的一步,要解决这一难题需克服失重、宇宙辐射及人在太空所产生的心理障碍等。俄宇航员在这方面取得重大进展,其中宇航员波利亚科夫在“和平”号上创造了单次连续飞行438天的纪录,这不能不被视为20世纪航天史上的一项重要成果。在轨道站上进行了诸如培养鹌鹑、蝾螈和种植小麦等大量的生命科学实验。
如果将和平号空间站看作人类的第三代空间站,国际空间站则属于第四代空间站了。国际空间站工程耗资600多亿美元,是人类迄今为止规模最大的载人航天工程。它从最初的构想和最后开始实施既是当年美苏竞争的产物,又是当前美俄合作的结果,从侧面折射出历史的一段进程。
国际空间站计划的实施分3个阶段进行。第一阶段是从1994年开始的准备阶段,现已完成。这期间,美俄主要进行了一系列联合载人航天活动。美国航天飞机与俄罗斯“和平”号轨道站8次对接与共同飞行,训练了美国宇航员在空间站上生活和工作的能力;第二阶段从1998年11月开始:俄罗斯使用“质子-K”火箭把空间站主舱——功能货物舱送入了轨道。它还担负着一些军事实验任务,因此该舱只允许美国宇航员使用。实验舱的发射和对接的完成,将标志着第二阶段的结束,那时空间站已初具规模,可供3名宇航员长期居住;第三阶段则是要把美国的居住舱、欧洲航天局和日本制造的实验舱和加拿大的移动服务系统等送上太空。当这些舱室与空间站对接后,则标志着国际空间站装配最终完成,这时站上的宇航员可增至7人。
美、俄等15国联手建造国际空间站,预示着一个各国共同探索和和平开发宇宙空间的时代即将到来。不过,几十年来载人航天活动的成果还远未满足他们对太空的渴求。“路漫漫其休远兮,吾将上下而求索”,人类一直都心怀征服太空的欲望和和平利用太空资源的决心。1998年11月,人类第一个进入地球轨道的美国宇航员、77岁的老格伦带着他未泯的雄心再次踏上了太空征程,这似乎在告诉人类:照此下去,征服太空不是梦。
[编辑本段]天文学概况
天文和气象不同,它的研究对象是地球大气层外各类天体的性质和天体上发生的各种现象——天象,而气象研究的对象是地球大气层内发生的各种现象——气象。
天文学所研究的对象涉及宇宙空间的各种物体,大到月球、太阳、行星、恒星、银河系、河外星系以至整个宇宙,小到小行星、流星体以至分布在广袤宇宙空间中的大大小小尘埃粒子。天文学家把所有这些物体统称为天体。地球也是一个天体,不过天文学只研究地球的总体性质而一般不讨论它的细节。另外,人造卫星、宇宙飞船、空间站等人造飞行器的运动性质也属于天文学的研究范围,可以称之为人造天体。
宇宙中的天体由近及远可分为几个层次:(1)太阳系天体:包括太阳、行星(包括地球)、行星的卫星(包括月球)、小行星、彗星、流星体及行星际介质等。(2)银河系中的各类恒星和恒星集团:包括变星、双星、聚星、星团、星云和星际介质。(3)河外星系,简称星系,指位于我们银河系之外、与我们银河系相似的庞大的恒星系统,以及由星系组成的更大的天体集团,如双星系、多重星系、星系团、超星系团等。此外还有分布在星系与星系之间的星系际介质。
天文学还从总体上探索目前我们所观测到的整个宇宙的起源、结构、演化和未来的结局,这是天文学的一门分支学科——宇宙学的研究内容。天文学按照研究的内容还可分为天体测量学、天体力学和天体物理学三门分支学科。
天文学始终是哲学的先导,它总是站在争论的最前列。作为一门基础研究学科,天文学在不少方面是同人类社会密切相关的。时间、昼夜交替、四季变化的严格规律都须由天文学的方法来确定。人类已进入空间时代,天文学为各类空间探测的成功进行发挥着不可替代的作用。天文学也为人类和地球的防灾、减灾作着自己的贡献。天文学家也将密切关注灾难性天文事件——如彗星与地球可能发生的相撞,及时作出预防,并作出相应的对策。
[编辑本段]太阳系
(注:在2006年8月24日于布拉格举行的第26界国际天文联会中通过的第5号决议中,冥王星被划为矮行星,并命名为小行星134340号,从太阳系九大行星中被除名。所以现在太阳系只有八大行星。文中所有涉及“九大行星”的都已改为“八大行星”。)
太阳系(solar system)是由太阳、8颗大行星、66颗卫星以及无数的小行星、彗星及陨星组成的。
行星由太阳起往外的顺序是:水星(mercury)、金星(venus)、地球(earth)、火星(mars)、木星(jupiter)、土星(saturn)、天王星(uranus)和海王星(neptune)。
离太阳较近的水星、金星、地球及火星称为类地行星(terrestrial planets)。宇宙飞船对它们都进行了探测,还曾在火星与金星上着陆,获得了重要成果。它们的共同特征是密度大(大于3.0克/立方厘米)、体积小、自转慢、卫星少、主要由石质和铁质构成、内部成分主要为硅酸盐(silicate)并且具有固体外壳。
离太阳较远的木星、土星、天王星及海王星称为类木行星(jovian planets)。宇宙飞船也都对它们进行了探测,但未曾着陆。它们都有很厚的大气圈、主要由氢、氦、冰、甲烷、氨等构成、质量和半径均远大于地球,但密度却较低,其表面特征很难了解,一般推断,它们都具有与类地行星相似的固体内核。
在火星与木星之间有100000个以上的小行星(asteroid)(即由岩石组成的不规则的小星体)。推测它们可能是由位置界于火星与木星之间的某一颗行星碎裂而成的,或者是一些未能聚积成为统一行星的石质碎块。陨星存在于行星之间,成分是石质或者铁质。
星,距离(AU),半径(地球),质量(地球),轨道倾角(度),轨道偏心率,倾斜度,密度(g/cm3)
太 阳,0 ,109 ,332,800 ,--- ,--- ,--- ,1.410
水 星 ,0.39 ,0.38 ,0.05 ,7 ,0.2056 ,0.1° ,5.43
金 星 ,0.72 ,0.95 ,0.89 ,3.394 ,0.0068 ,177.4° ,5.25
地 球 ,1.0 ,1.00 ,1.00, 0.000 ,0.0167 ,23.45° ,5.52
火 星 ,1.5, 0.53, 0.11 ,1.850 ,0.0934, 25.19° ,3.95
木 星 ,5.2 ,11.0 ,318 ,1.308 ,0.0483 ,3.12° ,1.33
土 星 ,9.5, 9.5 ,95 ,2.488 ,0.0560 ,26.73° ,0.69
天王星 ,19.2, 4.0 ,17 ,0.774 ,0.0461 ,97.86° ,1.29
海王星 ,30.1 ,3.9 ,17 ,1.774 ,0.0097 ,29.56° ,1.64
行星离太阳的距离具有规律性,即从离太阳由近到远计算,行星到太阳的距离(用a表示)a=0.4+0.3*2n-2(天文单位)其中n表示由近到远第n个行星(详见上表) 地球、火星、木星、土星、天王星、海王星的自转周期为12小时到一天左右,但水星、金星自转周期很长,分别为58.65天和243天,多数行星的自转方向和公转方向相同,但金星则相反。 除了水星和金星,其它行星都有卫星绕转,构成卫星系。
在太阳系中,现已发现1600多颗彗星,大致一半彗星是朝同一方向绕太阳公转,另一半逆向公转的。彗星绕太阳运行中呈现奇特的形状变化。 太阳系中还有数量众多的大小流星体,有些流星体是成群的,这些流星群是彗星瓦解的产物。大流星体降落到地面成为陨石。 太阳系是银河系的极微小部分,太阳只是银河系中上千亿个恒星中的一个,它离银河系中心约8.5千秒差距,即不到3万光年。太阳带着整个太阳系绕银河系中心转动。可见,太阳系不在宇宙中心,也不在银河系中心。 太阳是50亿年前由星际云瓦解后的一团小云塌缩而成的,它的寿命约为100亿年。
[编辑本段]宇宙航天
宇宙是广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。 宇宙是物质世界,它处于不断的运动和发展中。 千百年来,科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的。直到今天,科学家们才确信,宇宙是由大约150亿年前发生的一次大爆炸形成的。 在爆炸发生之前,宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起,并浓缩成很小的体积,温度极高,密度极大,之后发生了大爆炸。 大爆炸使物质四散出击,宇宙空间不断膨胀,温度也相应下降,后来相继出现在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命,都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的。 然而,大爆炸而产生宇宙的理论尚不能确切地解释,“在所存物质和能量聚集在一点上”之前到底存在着什么东西? “大爆炸理论”是伽莫夫于1946年创建的。
大爆炸理论
(big-bang cosmology)现代宇宙系中最有影响的一种学说,又称大爆炸宇宙学。与其他宇宙模型相比,它能说明较多的观测事实。它的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里,宇宙体系并不是静止的,而是在不断地膨胀,使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆发。根据大爆炸宇宙学的观点,大爆炸的整个过程是:在宇宙的早期,温度极高,在100亿度以上。物质密度也相当大,整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀,结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时,中子开始失去自由存在的条件,它要么发生衰变,要么与质子结合成重氢、氦等元素;化学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到100万度后,早期形成化学元素的过程结束(见元素合成理论)。宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。当温度降到几千度时,辐射减退,宇宙间主要是气态物质,气体逐渐凝聚成气云,再进一步形成各种各样的恒星体系,成为我们今天看到的宇宙。大爆炸模型能统一地说明以下几个观测事实:
(1)大爆炸理论主张所有恒星都是在温度下降后产生的,因而任何天体的年龄都应比自温度下降至今天这一段时间为短,即应小于200亿年。各种天体年龄的测量证明了这一点。
(2)观测到河外天体有系统性的谱线红移,而且红移与距离大体成正比。如果用多普勒效应来解释,那么红移就是宇宙膨胀的反映。
(3)在各种不同天体上,氦丰度相当大,而且大都是30%。用恒星核反应机制不足以说明为什么有如此多的氦。而根据大爆炸理论,早期温度很高,产生氦的效率也很高,则可以说明这一事实。
(4)根据宇宙膨胀速度以及氦丰度等,可以具体计算宇宙每一历史时期的温度。大爆炸理论的创始人之一伽莫夫曾预言,今天的宇宙已经很冷,只有绝对温度几度。1965年,果然在微波波段上探测到具有热辐射谱的微波背景辐射,温度约为3K。