天文愛好者（2024年第4期）

2024年第4期 摘抄 雖然個頭不小，但室女座並不是一個亮星很多、容易辨認的星座。甚至有很多小夥伴估計都沒聽說過室女座。什麼“室女座”，我分明是“處女座”。其實處女座是占星學裏面十二星宮的說法，而在天文學中星座的正確翻譯應該是室女座。在希臘神話中，室女座是主管農業的女神狄米特的化身，夜幕降臨時，如果看到室女座從東方升起，就意味着春歸大地，萬物復甦，也是該到了農忙的時節。 寶瓶座η流星雨是南天一個較大流量的流星雨，ZHR約爲50，母體彗星是著名的哈雷彗星。今年寶瓶座η流星雨極大時間爲我國6日凌晨5時左右。輻射點在後半夜升起，天亮前有短暫的2-3個小時的觀測時間，恰好爲預測的極大時間，因此比較適合觀測。當然，由於輻射點高度仍然很低，可見的流星數量要顯著少於預報的ZHR值。當日月相爲殘月，月出時已過天文晨光始，對觀測流星雨影響不大。 天文學家認爲，幾乎每個星系的中心都存在一個超大質量黑洞，質量從數百萬至數十億個太陽質量不等。質量如此巨大的黑洞很難由單一天體塌縮形成，因此超大質量黑洞應該是通過星系中心黑洞之間的不斷併合而產生的。當兩個星系併合時，它們的超大質量黑洞可以形成一個黑洞對，處在束縛軌道上相互繞轉。根據推測，超大質量黑洞在繞轉過程中，軌道能量會轉移給周圍的恆星和氣體，從而黑洞會越來越接近；當它們相距僅光年尺度時，引力作用開始主導，超大質量雙黑洞最終會併合。雖然天文學家已經通過探測引力波證實了恆星級的雙黑洞併合，但他們從未觀測到兩個超大質量黑洞的併合。幾十年來，此事件是否可能發生也一直是天文學家討論的話題。 小行星是行星形成過程中的殘留物，因此根據它們在早期太陽系中形成的位置差異，它們的成分也會有所不同。而水是如何存在於小行星上的，這一課題令科學家們興趣盎然；因爲這可以揭示水是如何被輸送到地球的，也有助於在系外行星中尋找其他形式的潛在生命。 有兩種中子星的能量輻射機制都可以產生與觀測結果非常吻合的預測，很難區分。一種是來自正在冷卻但溫度仍然很高的中子星；此時中子星的表面溫度約爲100萬攝氏度（大質量恆星核塌縮時溫度可以達到1000億攝氏度），發出的紫外和X射線輻射可以將電子從氬和硫原子中剝離。另一種來自在快速旋轉中子星的強磁場中加速到近光速的高能粒子風。這些高能粒子會與周圍的超新星遺蹟物質相互作用，導致其電離。這與著名的蟹狀星雲的中心脈衝星的輻射機制相同。 天文學家已經達成共識，星系是宇宙再電離時期的主要力量，但尚不清楚什麼樣的星系，能夠產生並輻射足夠的電離光子來完成這項任務。目前主要有兩種觀點。第一種觀點認爲來源於類星體或明亮星系。早期宇宙中這樣的星系並不多，但模型表明每個星系都會產生大量的光子，並且具有較高的光子逃逸率，即較多光子可以逃離所在星系，從而電離星系之間空間中的中性氣體。第二種觀點認爲來源於闇弱星系。模型表明闇弱星系大量存在於早期宇宙，雖然每一個星系產生的電離光子會少得多，但憑藉矮星系大量的數目，它們可能主宰了再電離時期。 類星體是宇宙中最亮的天體之一，它們的輻射由中心超大質量黑洞的吸積所提供。由於它們的高光度，即使距離地球非常遙遠，類星體也可以被觀測到。此次證實的類星體名爲J0529-4351，距離地球超過200億光年，其發出的光需要經過至少120億年才能到達地球。J0529-4351的亮度是太陽亮度的500萬億倍，其中心超大質量黑洞的質量約爲太陽質量的170億倍。雖然有質量更大的其他黑洞存在（質量估計爲200億-300億個太陽質量），但它們可能並不是非常飢餓的黑洞，吸積活動並不劇烈，因此也並不非常明亮。然而，J0529-4351的吸積非常劇烈，接近愛丁頓極限，每年它都會吸積相當於太陽質量370倍的周圍物質，相當於每天吞噬約一個太陽。J0529-4351吸積盤的直徑爲7光年，是太陽到海王星距離的15000倍，橫穿這個吸積盤相當於在地球和太陽之間旅行大約45000次，這是目前最大的吸積盤。 船底星雲中有很多大質量恆星，它們在這裏誕生，在這裏死亡，使這片區域成了一個超新星彙集地，這裏發生過不止一次超新星爆發。船底星雲中最著名的恆星，中文名叫海山二，實際上，它是一個距離我們比較近的大質量恆星系統，裏面至少包含兩顆恆星，質量較大的那顆比太陽質量大一百多倍。海山二的星等目前只有5等，但最亮的時候曾達到-1等。 想象一個城鎮的發展遵循着一定的模式，城鎮一開始只能生產農產品和小工業品。但隨着城鎮越來越發達，科技樹不斷成長，城鎮裏能生產的高級工業品越來越多。與此同時，那些農產品和小工業品仍然是城鎮生產出口的重要部分，但是它們在城鎮總產值中的比重肯定與開始時不同了。那麼，如果統計該城鎮累計生產的小工業品和高級工業品數目的比值，就可以反映出該城鎮的發展水平。更進一步，如果在地圖上有很多個同樣發展模式的城鎮，在每個城鎮都統計這一比值，以得到該比值在空間上的分佈，我們就可以知道地圖上哪個區域發展得早，哪個區域發展得比較遲。反之，如果我們先了解到地圖上不同城鎮的發展順序，也可以反推出究竟是怎樣的發展模式，纔可以實現現在這樣的分佈。 長征八號遙三火箭採用芯級捆綁兩枚液體助推器的兩級半構型，全箭總長50.3米。長征八號(CZ-8)運載火箭定位爲填補中國新一代運載火箭700公里太陽同步軌道(SSO)3～4.5噸衛星發射的能力空白，兼顧近地軌道和地球同步轉移軌道發射能力，同時面向商業衛星發射市場積極參與競爭。長征八號及其無助推器構型分別於2020年和2022年完成了首飛，逐漸成爲新一代主力中型火箭。 發射窗口就是衛星上天的“時機”，窗口越窄，則意味着可供發射的“時機”越少。通常而言，近地軌道衛星一般是“日窗口”，即每一天中都有適合發射的時機。而月球探測器則是“月窗口”，這意味着每個月中只有幾天的時間適合發射。如果要實現探測器與行星、小行星等地外天體交會，則“窗口”更加窄，一年甚至幾年才能遇到一次。 有兩個冰質小天體吸引了天文學家的視線，它們名爲莫爾斯(Mors)和索莫納斯(Somnus)，這兩個天體（後文簡稱MS雙星）本身與地球相距甚遠，大約每250年繞太陽一圈，完全沒有撞擊地球的風險。MS雙星的運動軌道類似冥王星軌道，傾角較大，屬於冥族小天體。它們各自寬約110千米，除了繞太陽公轉，本身還隔着21000千米的距離互相繞轉，這就好比兩個乒乓球在隔着2.5張乒乓球桌的距離上繞轉運動。 航天飛行工程師有時要操縱機械臂施放或回收衛星，甚至出艙組裝或維修載人航天器。爲此，這類航天員上天前要進行操作空間站各系統和一般載荷的全面訓練，精通所有飛行任務實施要求、載荷任務的目的和要求及其運行管理，能協調所有載荷實驗與空間站之間的相互關係，完成空間站和各個載荷的維護管理。 行星遠程臺的選擇主要需要考慮視寧、晴天率、網速、有無人值守四個方面。視寧的影響在本文第一節已經進行過討論。晴天率高的臺子可拍攝時間更長。網速高且穩定是行星對焦的基本要求。而有人值守的遠程臺，設備出現問題可得到更快解決。 目前的理論研究認爲，大質量雙星演化是形成雙中子星的途徑之一。此刻，讓我們想象一個大質量的雙星系統。在這個雙星系統(AB)中，質量較大的A星（主星）演化比B星更快，此時的A星膨脹並充滿臨界等勢面，發生物質轉移。 我國環天頂弧的出現頻率，有些地區低於德國、芬蘭，有些地區高於上述國家，北京屬於前者，年均5～10天有記錄。在這個基本情況下，本次環天頂弧幾乎一刻不斷地持續出現長達2個多小時，且在北京大範圍出現：北起昌平，南達房山，中間覆蓋海淀、西城、豐臺、朝陽、石景山、大興等——這頗爲罕有。某些常見冰暈長時間、穩定、高強度地出現，常是罕見冰暈、組合型冰暈出現的“前兆”。因爲罕見冰暈通常是亮度弱的或（和）空間尺度大的，所以在那種“靈光一現”的冰暈事件中，往往不能完整、清晰地出現。而本次卷層雲能如此穩定地出現明亮的環天頂弧，這證明該雲層在大範圍內品質較高，且十分穩定，這種情況，令人倍加期待“事態升級”。 120°幻日的出現是足以令任何冰暈愛好者興奮的，它是本次組合冰暈中最罕見的種類，我們在上一期的連載中有介紹它的基本原理。它的出現，令天上同時具有了“五個太陽”：從太陽本體往兩側看，較近的一對“近幻日”即22°幻日，較遠的一對“遠幻日”即120°幻日，這四個亮斑和太陽連珠成串，被幻日環所串聯起來，散佈在天空的不同方位，非常壯觀。 郭守敬把赤道座標系統放置在儀器的頂部，只保留了四遊環、百刻環和赤道環三個環。四遊環即赤道雙環，雙環間相距一寸，在子、午、卯、酉四處相連接。其中，子、午二連接處分別有突起的圓柱狀物，即爲樞軸的南、北兩端，四遊雙環可繞之旋轉，由此而得名四遊環。在四遊雙環的內、外側環面均刻有周天度數，轉動四遊環可以測定天體的去極度；利用四遊環和赤道環及附屬的界衡，可以測定天體的入宿度。赤道環之外，有一道百刻環，利用它與四遊環和界衡，可以測定地方真太陽時，再通過數學計算，可以推算出黃道座標來，所以郭守敬把黃道環就可以省略了。 現代我們把1日分爲24小時，1小時分爲60分，1分分爲60秒，1日合計86400秒。計量時間的基本單位秒，最初就是由日的細分而定義的。 世界時本質上是地球自轉速率的反映，更直觀地說，設世界時0時的時刻，本初子午線對向空間某一固定方向，那麼世界時的一個時刻就對應於地球相對於該固定方向轉過的一個角度。天文學家發現，由於多種原因，地球自轉是不均勻的，存在着長期變慢、季節性變化和不規則變化。事實上，早在17世紀，天文學家通過分析月球的運行已經發現了地球自轉的長期減慢。這種不均勻性導致世界時不均勻，即世界時系統的秒長是不固定的。就好比拿一把1米長的尺子去量布匹，但是這把尺子本身的長度卻在隨時伸縮，先後量出10米的布各一段，試問這兩段布能一樣長嗎，是真正的10米嗎？可見世界時不符合精確時間計量工作的要求。 鬼宿有4顆星，組成一個小四邊形，位於井宿和北河的東面，正好位於黃道上。鬼宿四星都較闇弱，其中最亮的也只是略亮於4等，其餘三顆都是5等星，所以很不顯眼。鬼宿對應西方星座巨蟹座的蟹身。 井宿的“井”就是水井的意思，這個宿的主要恆星排列比較像口水井，或者說像個井字，雖然有些不太規則。井宿上、下有“北河”、“南河”兩個著名的星官，他們的全名叫“北河戍”、“南河戍”，戍即駐防，這兩個星官像兩個崗樓一樣把守着銀河渡口。其中北河三、南河三都是1等亮星。 在《說文解字》中，“歲”被解釋爲“木星也。越歷二十八宿，宣徧陰陽，十二月一次。”木星每年行經一次，即以其所在星次來紀年。歲首的不同，是區別先秦時期的夏曆、殷歷和周曆的主要方式。對歲首的判定又稱“三正”。《尚書·甘誓》：“有扈氏威侮五行，怠棄三正。”陸德明釋文引馬融曰：“建子﹑建醜﹑建寅，三正也。”夏正建寅，殷正建醜，周正建子。《史記·曆書》曰：“夏正以正月，殷正以十二月，周正以十一月。”夏曆、殷歷、周曆，每種曆法相差一個月，周曆比殷歷早一個月，比夏曆早兩個月。“建”是指“鬥建”，是斗柄所指的方位。子爲北，午爲南，卯爲東，酉爲西。夏正建寅指初昏時斗柄指寅位（東北偏東）的方位爲正月，殷正建醜指初昏時斗柄指醜位（東北偏北）的方位爲正月，周正建子指初昏時斗柄指子位（正北）的方位爲正月。周曆在《禮記》中已經是每年十二個月。從《詩經》中有關歲的記載我們可以清晰地看到夏商周曆法變動的軌跡。 1905年是著名的“奇蹟之年”，愛因斯坦構建出了相對論大廈，在提出狹義相對論之後，經過不斷完善，他在1915年正式提出了廣義相對論。愛因斯坦引力場方程的描述，對更多人來說是難以理解的；不過後來的物理學家惠勒(John Wheeler)對其有着更簡潔的概括：“時空告訴物質如何運動，物質告訴時空怎樣彎曲”；這讓場方程看起來似乎是個無解的循環。不過似乎連愛因斯坦本人，當時也沒有意識到，這已經爲黑洞奠定了理論框架。一個月以後，在仍處於一戰陰雲籠罩下的歐洲戰場，天文學家史瓦西(Karl Schwarzschild)首次給出了愛因斯坦場方程的一個解，並完整地描述了大質量天體周圍的時空是如何扭曲的。他指出，對於非常緻密的天體，光要逃離它的引力場會非常困難；當接近它時，時間也會減慢直至完全停止。 和月球相比，小行星攜帶的信息甚至可以更爲古老。來自小行星的岩石在很長一段時間裏是我們唯一能夠獲得的地外樣本，它們高速穿過地球大氣，大部分因爲撞擊與高溫燒蝕消散，偶爾有一些殘骸落到地面上，成爲各種類型的隕石。它們主要是太陽系早期未能繼續成長的星子和行星胚胎碎片，其中一些從未經歷過熔融和分異，甚至還保留着最初存在於太陽星雲中的原始物質。正是根據這些原始物質中的同位素比例，我們才得以瞭解地球和太陽系的年齡。 絕大多數的小行星在位於火星和木星之間的小行星帶安然運行，但在木星的引力或者小行星相互之間的撞擊的影響下，總會有少量小行星被移動到近地軌道上，其中一些足以對地球造成威脅。小行星撞擊與地球史上多次滅絕事件脫不開干係，也爲人類社會的未來帶來隱憂。如今，不少國家已經開始了對近地小行星的監測和防禦計劃，以期在未來可能發生撞擊時做出有效應對。另一方面，小行星的空間位置和物質組成也可以是人類未來空間發展的資源，在它們身上還可能保存着更多關於太陽系過去的線索。拜訪這些古老的鄰居，對某一顆近地小行星展開近距離觀察和登陸採樣，將是研究、利用和防禦它們的第一步。 卡爾達肖夫指數根據獲取和使用能源的標準區分了文明演化的三個階段。其中，II型文明能夠掌控利用其自身恆星輻射的全部能量。目前，我們是零型文明（我們甚至沒有100%利用到達地球的能量）。成爲II型文明的方法之一是建造戴森球。你可以把它想象成是一個以太陽爲中心、包圍住太陽的巨大人造球體，其內表面覆蓋着太陽能電池板。

看點：閏秒來龍去脈；冰暈現象。