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第二节宇宙科学探索2（第1页）

第二节宇宙科学探索（2）

1826年，德国血统的俄国天文学斯特鲁维把外面的环命名为A环，把里面的环命名为B环。1850年，美国天文学家w·C·邦德宣称，还有一个比B环更靠近土星的暗淡光环。这个暗淡光环就是C环，C环与B环之间并没有明显的分界。

在太阳系的任何地方都没有像土星环那样的东西，或者说，用任何仪器我们也看不到任何地方有像土星环那样的光环。诚然，我们现在知道，围绕着木星有一个稀薄的物质光环，且任何像木星和土星这样的气体巨行星都可能有一个由靠近它们的岩屑构成的光环。然而，如果以木星的光环为标准，这些光环都是可怜而微不足道的，而土星的环系却是壮丽动人的。从地球上看，从土星环系的一端到另一端，延伸269，700千米（167，600英里），相当于地球宽度的二十一倍，实际上几乎是木星宽度的两倍。

土星环到底是什么呢?J·D·卡西尼认为它们像铁圈一样是平滑的实心环。可是，1785年拉普拉斯指出，因为环的各部分到土星中心的距离不同，所以受土星引力场吸引的程度也会不同。这种引力吸引的差异（潮汐效应）会将环拉开。拉普拉斯认为，光环是由一系列的薄环排在一起组成的，它们排列得如此紧密，以致从地球的距离看去就如同实心的一样。

可是，1855年，麦克斯韦提出，即使这种说法也未尽圆满。光环受潮汐效应而不碎裂的唯一原因，是因为光环是由无数比较小的陨星粒子组成的，这些粒子在土星周围的分布方式，使得从地球的距离看去给人以实心环的印象。麦克斯韦的这一假说是正确的，现在已无人提出疑义。

法国天文学家洛希用另一种方法研究潮汐效应。他证明，任何坚固的天体，在接近另一个比它大得多的天体的时候，都会受到强大的潮汐力作用而最终被扯成碎片。这个会被扯碎的距离称为洛希极限，通常是大天体赤道半径的2．44倍。

这样，土星的洛希极限就是2．44乘以它的赤道半径60000千米，即146400千米，A环的最外边缘至土星中心的距离是136500千米（84800英里），因此整个环系都处在洛希极限以内。（木星环也同样处在洛希极限以内）

很明显，土星环是一些永远也不能聚结成一颗卫星的岩屑（超过洛希极限的岩屑会聚结成卫星——而且显然确实如此），或者是一颗卫星因某种原因过分靠近土星而被扯碎后留下的岩屑。无论是哪一种情况，它们都是余留的一些小天体。据估计，如果将土星环所有的物质聚合成一个天体，结果将会是一个比我们的月亮稍大的圆球。

木星环

随着行星际空间探测器的发射，不断揭示出太阳系天体中许多前所未知的事实，木星环的发现就是其中的一个。早在1974．年“先锋11号”探测器访问木星时，就曾在离木星约13万千米处观测到高能带电粒子的吸收特征。

两年后有人提出这一现象可用木星存在尘埃环来说明。可惜当时无人作进一步的定量研究以推测这一假设环的物理性质。1977年8月20日和9月5日美国先后发射了“旅行者1号”和“旅行者2号”空间探测器。经过一年半的长途跋涉，“旅行者l号”穿过木星赤道面，这时它所携带的窄角照相机在离木星120万千米的地方拍到了亮度十分暗弱的木星环的照片。同年7月，后其到达的“旅行者2号”又获得了有关木星环的更多的信息。

根据对空间飞船所拍得照片的研究，现已知道木星环系主要由亮环、暗环和晕三部分组成。环的厚度不超过30千米。亮环离木星中心约13万千米，宽6000千米。暗环在亮环的内侧，宽可达50000千米，其内边缘几乎同木星大气层相接。亮环的不透明度很低，其环粒只能截收通过阳光的万分之一左右。靠近亮环的外缘有一宽约700千米的亮带，它比环的其余部分约亮10％，暗环的亮度只及亮度环的几分之一。晕的延伸范围可达环面上下各l万千米，它在暗环两旁延伸到最远点，外边界则比亮环略远。据推算，环粒的大小约为两微米，真可算是微粒。这种微米量级的微粒因辐射压力、微陨星撞击等原因寿命大大短于太阳系寿命。为了证实木星环是一种相对稳定结构这一说法，人们提出了维持这种小尘埃粒子数量的动态稳定的几种可能的环粒补充源。

海王星环

由于拥有环的三颗行星——土星、木星和天王星都属于类木行星，因而人们很自然会去猜想第四个类木行星——海王星是否也存在环。

美国杂志《空间与望远镜》1978年4月号曾报道，1846年10月10日就有人在60公分反射望远镜中用肉眼看到过海王星环，并在次年为剑桥大学天文台台长查里斯所证实，后者甚至得出环半径为海王星半径1．5倍的结论。，但因后人在寻找海王星卫星的多次观测中均未发现环，这件事就渐渐被人淡忘了。

上世纪80年代在发现天王星环的鼓励下，不少人试图通过海王星掩星事件来发现环，但对几次掩星观测结果的解释却是众说纷纭。有人报道发现了环，有人则说不存在环。对报道发现环的观测结果也有人认为可用其他原因来解释而否定环的存在。总之，海王星是否有环一时成了悬案。

1989年8月，“旅行者2号”探测器终于使这一悬案有了解答。当它飞近海王星时，发现海王星周围有三个光环隐藏在尘面下，而且外光环很不一般，呈明显弧状，沿弧有紧密积聚的物质。但有关海王星环系的具体情况至今仍不太清楚，还需要人们更多地探测和研究。

天王星环

由于相对运动的关系，远方恒星有时会移动到太阳系天体如月亮、行星或小行星的正后方，这种现象称为掩星。掩星发生时，如果近距离天体没有大气，星光便立即消失。如果天体外围有大气，则星光在完全消失前会有一个略被减弱的过程。各类掩星发生的时刻可以通过理论计算且非常准确地作出预报。

1977年3月10日曾发现一次天王星掩星的罕见天象，被掩的是一颗暗星。中国、美国、澳大利亚等国的天文学家都对此进行了观测。意想不到的奇怪事情发生了，小星在预报被掩时刻前35分钟出现了“闪烁”，也就是星光减弱又迅即复亮。这种闪烁一连出现了好几次。当这颗星经天王星背后复现，或者说掩星过程结束后，闪烁现象又重复出现。以后，经过对观测结果的仔细研究，发现闪烁是因天王星环的存在而造成的。这是继1930年发现冥王星后本世纪太阳系内的又一重大发现。由于天王星环非常暗弱，过去即使在大望远镜中也从未直接观测到过。1978年，美国用5米口径望远镜才在波长2．2微米的红外波段首次拍摄到天王星环的照片。

在随后的几年，天文学家共辨认出九条光环。这些环都很窄，一般不足10千米，其中一条最宽的环叫s环，约100千米。这些环都很暗，即使用世界上最大的天文望远镜也不能直接看到，因此，虽然它们在本质上和土星光环并无区别，但天文学家却只称它们“环”，而不称它们“光环”。

1986年1月24日，“旅行者2号”在探测天王星时不但证实了这些环的存在，还发现了两条新环，使目前我们所知的王天星环达到十一条。这些环大多是圆的，环与环相距较远。只有￡环较为特殊，是椭圆环。这些环有的呈深蓝色，有的偏红。环中的物质大部分是微小的尘埃，间或也有拳头、西瓜大小的石块，偶尔还有卡车那么大的岩石，中间夹杂着一些冰屑。

神秘的玛雅星

有些谜的解释就像现代版的《星际旅行》或《星球大战》，对一个不存在的天体加上地球人类之谜的想像结局，这可能就是玛雅星的由来。我们是信科学呢?还是信想像呢?

在中美洲的尤卡坦半岛上曾栖息过的玛雅人，无疑是我们地球上最神秘莫测、最富有传奇色彩的民族之一。早在远古时代，玛雅人就在天文、建筑、医学、数学、历法等方面都取得过辉煌的成就。他们建筑了富丽堂皇的宫殿，修筑了台阶状金字塔式的纪念碑和寺院。此外，玛雅人还知道天王星、海王星，他们的玛雅历一直推算到4亿年之后，他们留下的天文历法可沿用6400万年。

在玛雅人留下的许多天体方面的史料中，最令人惊叹不已的莫过于他们推算出卓尔金年260天，金星年584天，算出地球是365．2420天（今天的准确计算是365．2422天）。现代的史学家、天文学家一般把玛雅人的卓尔金年当作他们的宗教祭祀年，一年一共有260天（有260个不同的名称和顺序），划分为13个月，每个月20天。他们的这种年历一般被认为是他们为定出举行宗教仪式的时间而制定的。

同时玛雅人也用365天（地球的公转周期）计年，他们将这种有别于宗教年的历法通称为“民用年”，一年划分为18个月，一个月20天，外加5个无名日。但几乎是与这种传统说法同时的，有人却持另一种意见，他们坚持认为：既然玛雅人的地球年、金星年都是针对两个太阳系大行星而言的，那么卓尔金年一定也与某个大天体有着神秘的联系。可是，整个太阳系内并无公转周期为260天的大行星。于是便有人随之大胆地提出了一个近似于科幻小说的设想：玛雅人可能是外星人，他们曾居住的星球由于某种目前尚不可知的原因爆炸了，他们是母星大爆炸前移民到地球上来的。他们的260天计年法，则是他们穿越心灵，永远也无法湮灭的记忆。

所以，玛雅历中规定每52年（260÷5=52，墨西哥的阿兹台克人便一直采用52年一个循环的计年法）要建造一定级数台阶的建筑物（如寺庙和金字塔），建筑物的每一块石头都与历法有关，每一座建筑物都严格地符合某种天文上的要求。而且，每5个52年，他们都会举行隆重的祭祀仪式。现代学者称之为“历的轮回”。无独有偶，关于太阳系内是否发生过行星爆炸一说，从另一学说方面，竟也殊途同归的得出一个共同的结论。那就是天文学上著名的“提丢斯一波得”定则。

早在1772年，德国天文学家波得在他编写的《星空研究指南》一书中，总结并发表了6年前由一位德国物理学教授提丢斯提出的一条关于行星距离的定则。定则的主要内容是这样的：取0、3、6、12、24、48、96……这么一个数列，每个数字加上4再用10来除，就得出了各行星到太阳实际距离的近似值。如：水星到太阳的平均距离为（0+4）÷10=0．4（天文单位），金星到太阳的平均距离为（3+4）÷10=0．7地球到太阳的平均距离为（6+4）÷10=1．0，火星到太阳的平均距离为（12+4）÷10=1．6。照此下去，下一个行星的距离应该是：（24+4）÷10=2．8可是这个距离处没有行星，也没有任何别的天体。

波得相信，“造物主”不会有意在这个地方留下一片空白。提丢斯则认为，也许是火星的一颗还没有发现的卫星在这个位置上的。但不管怎么说，提丢斯一波得定则在“2．8”处出现了间断。当时认识的两颗最远的行星是木星和土星，按照定则的思路，继续往外推算，情况是令人鼓舞的：木星到太阳的平均距离为（48+4）÷10=5．2，土星到太阳的平均距离为（96+4）÷10：10。定则给出的数据与实际情况比较起来，是否相符合呢?请看：行星定则给的数，数到太阳的距离是：水星0．40387；金星0．70723；地球1．01000；火星1．61524，2．8；木星5．25203；土星10．09554。你看，定则算出来的那些数值与行星距离多么相近似啊!于是大家开始相信，“2．8”那个地方应该有颗大行星来补上。

波得为此向其他天文学家们呼吁，希望共同组织起来寻找这颗“丢失”了的行星。一些热心的天文学家便立刻响应号召开始了搜索。好几年过去了，毫无结果。但正当大家有点灰心，准备放弃这种漫无边际的搜寻工作时，1781年，英国天文学家赫歇耳于无意中发现了太阳系的第七大行星——天王星。

使人惊讶的是，天王星与太阳的平均距离为19．2天文单位，若用提丢斯一波得定则一算，得出的结果是：（192+4）÷10=19．6这个定则数值与实际距离竟然符合得好极了。这一下子，定则的地位陡然高涨，几乎是所有的人对它都笃信无疑，而且完全相信在“2．8”空缺位置上，一定存在一颗大行星，只是方法不得当，所以才一直没有找到它。可是，很快十多年又过去了，还是杳无音信。

直到1801年初，一个惊人的消息才从意大利西西里岛传出，那里的一处偏僻天文台的台长皮亚齐在一次常规观测时，发现了一颗新天体。经过计算，它的距离是2．77天文单位，与“2．8”极为近似。新天体被认为就是那颗好多人在拚命寻找而一直没有找到的天体，并被命名为“谷神星”。接着，谷神星的直径被测定了出来，是’700多千米（后经重新测定为1020千米），这可把大家弄糊涂了，怎么能不是大个子行星，而是小个子行星呢7．

但令人震惊的事情还在后头呢。第二年，即1802年2月，德国医生奥伯斯又在火星与木星轨道之间发现了一颗行星——智神星。除了略小之外，智神星在好些方面与谷神星相差不多，距离则基本一致，接着人们又发现了第三颗——婚神星和第四颗——灶神星。到最后，前前后后发现并已登记在案的小行星总数竟已达4000多颗（据估计总数最后会达到150万颗），它们都集中在火星与木星之间的一个特定区域里，即所谓的“小行星带”，该带的中心位置正好符合提丢斯一波得定则给出的数据。

为什么大行星变成了150万颗小行星?当时便有人猜测：是不是因某种人们暂时无法知晓的原因使原本存在的大行星爆炸了?后来，1846年和1930年，海王星和冥王星先后被发现，这两次发现对提丢斯一波得定则来说，都是挫折。

那么，提丢斯一波得定则到底有什么意义呢?这个问题引起了众多科学家旷日持久的争论，同时对于行星大爆炸的机制是什么，究竟是一种什么能量竟能使一颗大行星产生四分五裂的大爆炸，定则也完全无法说清。最终，“提丢斯一波得”定则连同“2．8”处行星大爆炸之谜，也一起成为了一两百年来人们孜孜以求的世纪之谜。最近，中国青年陈清贫对这一世纪之谜提出了自己的假说。经过十几年的思索和模拟、演算，他得出了一个大胆的结论：这颗大行星就是玛雅人曾居住的“摇篮”，它的消失是行星大碰撞的结果!他认为大约6500万年前，太阳系内存在着十大行星，它们分别是水星、金星、地球、火星、玛雅星、木星、土星、天王星、海王星和x行星。至于居于2．8个天文单位的玛雅星则正繁衍着一代高度的文明。当时玛雅星人已在火星、地球、金星上建立了自己的生态基地，已具备了星际移民的能力。同时，他们发明并利用了中微子通讯技术、反重力技术、无错位技术等等。那时，他们的生活和平安详，一切都有条不紊，按部就班，他们完全不知即将遭遇的灭顶之灾。

6500万年前，一颗直径超过1万千米，质量超过50亿吨的大行星（或者就是太阳系第10大行星，或者是另一个懒惰星系统里的行星，或者根本就是一颗流浪星）在某种能量的牵引和太阳引力的作用下，以每小时20万千米的高速冲进了我们的太阳系。它首先遭遇的是海王星。那时，海王星的八颗卫星正在近海点运行，而原冥王星及原冥卫一“卡戎”却正一左一右在远海点运行。

第一场遭遇战的结果是：大行星与海王星发生了猛烈的擦肩相撞，而且它一举击碎了海卫九和海卫十，扰动了海卫二（使海卫一轨道偏心率变为0，运行逆向；并使海卫二的轨道偏心率达到了0．75，远远超过了太阳系内的所有的卫星和行星），冲击导致海王星脱离了当时的轨道，使其带着八颗卫星和两颗卫星的残片（后形成海王星环）紧跟大行星向太阳系内部运行。

至于原冥王星和原冥卫一“卡戎”却因正在远海点运行，又受大行星撞碎两颗海卫的冲击波和碎片的影响，等它们分别返回近海点时，海王星已“离家出走”。这两个“难兄难弟”只得相互“依靠”起来（冥卫一的自转和绕冥王星运动的周期都是6．39日，而冥王星自己的自转周期也恰好是6．39日。这种妙不可言的周期关系，在太阳系里独此一家）。而“离家出走”的海王星本身，则大约在弧线飞行直线距离13．5亿千米后，完全摆脱掉了这颗大行星的冲击摄动力，从而停留在新的轨道上继续围绕太阳旋转（在如今的30．2个天文单位处）。

那颗肇事大行星第二个遭遇的是天王星。它在低空横穿天王星轨道时，将天王星的一部分物质“拉”了出来，被“拉”出来的物质在脱离天王星本体一段时间之后，又因受天王星的引力作用而重新砸向了天王星，结果砸歪了天王星的自转轴。随后，大行星一举撞碎了一颗土卫，从而演变成了今天的土星环；又撞歪了土卫九，使其成为了土星庞大卫星系统中唯一的一颗逆行卫星。