天文爱好者（2024年第4期）

2024年第4期 摘抄 虽然个头不小，但室女座并不是一个亮星很多、容易辨认的星座。甚至有很多小伙伴估计都没听说过室女座。什么“室女座”，我分明是“处女座”。其实处女座是占星学里面十二星宫的说法，而在天文学中星座的正确翻译应该是室女座。在希腊神话中，室女座是主管农业的女神狄米特的化身，夜幕降临时，如果看到室女座从东方升起，就意味着春归大地，万物复苏，也是该到了农忙的时节。 宝瓶座η流星雨是南天一个较大流量的流星雨，ZHR约为50，母体彗星是著名的哈雷彗星。今年宝瓶座η流星雨极大时间为我国6日凌晨5时左右。辐射点在后半夜升起，天亮前有短暂的2-3个小时的观测时间，恰好为预测的极大时间，因此比较适合观测。当然，由于辐射点高度仍然很低，可见的流星数量要显著少于预报的ZHR值。当日月相为残月，月出时已过天文晨光始，对观测流星雨影响不大。 天文学家认为，几乎每个星系的中心都存在一个超大质量黑洞，质量从数百万至数十亿个太阳质量不等。质量如此巨大的黑洞很难由单一天体塌缩形成，因此超大质量黑洞应该是通过星系中心黑洞之间的不断并合而产生的。当两个星系并合时，它们的超大质量黑洞可以形成一个黑洞对，处在束缚轨道上相互绕转。根据推测，超大质量黑洞在绕转过程中，轨道能量会转移给周围的恒星和气体，从而黑洞会越来越接近；当它们相距仅光年尺度时，引力作用开始主导，超大质量双黑洞最终会并合。虽然天文学家已经通过探测引力波证实了恒星级的双黑洞并合，但他们从未观测到两个超大质量黑洞的并合。几十年来，此事件是否可能发生也一直是天文学家讨论的话题。 小行星是行星形成过程中的残留物，因此根据它们在早期太阳系中形成的位置差异，它们的成分也会有所不同。而水是如何存在于小行星上的，这一课题令科学家们兴趣盎然；因为这可以揭示水是如何被输送到地球的，也有助于在系外行星中寻找其他形式的潜在生命。 有两种中子星的能量辐射机制都可以产生与观测结果非常吻合的预测，很难区分。一种是来自正在冷却但温度仍然很高的中子星；此时中子星的表面温度约为100万摄氏度（大质量恒星核塌缩时温度可以达到1000亿摄氏度），发出的紫外和X射线辐射可以将电子从氩和硫原子中剥离。另一种来自在快速旋转中子星的强磁场中加速到近光速的高能粒子风。这些高能粒子会与周围的超新星遗迹物质相互作用，导致其电离。这与著名的蟹状星云的中心脉冲星的辐射机制相同。 天文学家已经达成共识，星系是宇宙再电离时期的主要力量，但尚不清楚什么样的星系，能够产生并辐射足够的电离光子来完成这项任务。目前主要有两种观点。第一种观点认为来源于类星体或明亮星系。早期宇宙中这样的星系并不多，但模型表明每个星系都会产生大量的光子，并且具有较高的光子逃逸率，即较多光子可以逃离所在星系，从而电离星系之间空间中的中性气体。第二种观点认为来源于暗弱星系。模型表明暗弱星系大量存在于早期宇宙，虽然每一个星系产生的电离光子会少得多，但凭借矮星系大量的数目，它们可能主宰了再电离时期。 类星体是宇宙中最亮的天体之一，它们的辐射由中心超大质量黑洞的吸积所提供。由于它们的高光度，即使距离地球非常遥远，类星体也可以被观测到。此次证实的类星体名为J0529-4351，距离地球超过200亿光年，其发出的光需要经过至少120亿年才能到达地球。J0529-4351的亮度是太阳亮度的500万亿倍，其中心超大质量黑洞的质量约为太阳质量的170亿倍。虽然有质量更大的其他黑洞存在（质量估计为200亿-300亿个太阳质量），但它们可能并不是非常饥饿的黑洞，吸积活动并不剧烈，因此也并不非常明亮。然而，J0529-4351的吸积非常剧烈，接近爱丁顿极限，每年它都会吸积相当于太阳质量370倍的周围物质，相当于每天吞噬约一个太阳。J0529-4351吸积盘的直径为7光年，是太阳到海王星距离的15000倍，横穿这个吸积盘相当于在地球和太阳之间旅行大约45000次，这是目前最大的吸积盘。 船底星云中有很多大质量恒星，它们在这里诞生，在这里死亡，使这片区域成了一个超新星汇集地，这里发生过不止一次超新星爆发。船底星云中最著名的恒星，中文名叫海山二，实际上，它是一个距离我们比较近的大质量恒星系统，里面至少包含两颗恒星，质量较大的那颗比太阳质量大一百多倍。海山二的星等目前只有5等，但最亮的时候曾达到-1等。 想象一个城镇的发展遵循着一定的模式，城镇一开始只能生产农产品和小工业品。但随着城镇越来越发达，科技树不断成长，城镇里能生产的高级工业品越来越多。与此同时，那些农产品和小工业品仍然是城镇生产出口的重要部分，但是它们在城镇总产值中的比重肯定与开始时不同了。那么，如果统计该城镇累计生产的小工业品和高级工业品数目的比值，就可以反映出该城镇的发展水平。更进一步，如果在地图上有很多个同样发展模式的城镇，在每个城镇都统计这一比值，以得到该比值在空间上的分布，我们就可以知道地图上哪个区域发展得早，哪个区域发展得比较迟。反之，如果我们先了解到地图上不同城镇的发展顺序，也可以反推出究竟是怎样的发展模式，才可以实现现在这样的分布。 长征八号遥三火箭采用芯级捆绑两枚液体助推器的两级半构型，全箭总长50.3米。长征八号(CZ-8)运载火箭定位为填补中国新一代运载火箭700公里太阳同步轨道(SSO)3～4.5吨卫星发射的能力空白，兼顾近地轨道和地球同步转移轨道发射能力，同时面向商业卫星发射市场积极参与竞争。长征八号及其无助推器构型分别于2020年和2022年完成了首飞，逐渐成为新一代主力中型火箭。 发射窗口就是卫星上天的“时机”，窗口越窄，则意味着可供发射的“时机”越少。通常而言，近地轨道卫星一般是“日窗口”，即每一天中都有适合发射的时机。而月球探测器则是“月窗口”，这意味着每个月中只有几天的时间适合发射。如果要实现探测器与行星、小行星等地外天体交会，则“窗口”更加窄，一年甚至几年才能遇到一次。 有两个冰质小天体吸引了天文学家的视线，它们名为莫尔斯(Mors)和索莫纳斯(Somnus)，这两个天体（后文简称MS双星）本身与地球相距甚远，大约每250年绕太阳一圈，完全没有撞击地球的风险。MS双星的运动轨道类似冥王星轨道，倾角较大，属于冥族小天体。它们各自宽约110千米，除了绕太阳公转，本身还隔着21000千米的距离互相绕转，这就好比两个乒乓球在隔着2.5张乒乓球桌的距离上绕转运动。 航天飞行工程师有时要操纵机械臂施放或回收卫星，甚至出舱组装或维修载人航天器。为此，这类航天员上天前要进行操作空间站各系统和一般载荷的全面训练，精通所有飞行任务实施要求、载荷任务的目的和要求及其运行管理，能协调所有载荷实验与空间站之间的相互关系，完成空间站和各个载荷的维护管理。 行星远程台的选择主要需要考虑视宁、晴天率、网速、有无人值守四个方面。视宁的影响在本文第一节已经进行过讨论。晴天率高的台子可拍摄时间更长。网速高且稳定是行星对焦的基本要求。而有人值守的远程台，设备出现问题可得到更快解决。 目前的理论研究认为，大质量双星演化是形成双中子星的途径之一。此刻，让我们想象一个大质量的双星系统。在这个双星系统(AB)中，质量较大的A星（主星）演化比B星更快，此时的A星膨胀并充满临界等势面，发生物质转移。 我国环天顶弧的出现频率，有些地区低于德国、芬兰，有些地区高于上述国家，北京属于前者，年均5～10天有记录。在这个基本情况下，本次环天顶弧几乎一刻不断地持续出现长达2个多小时，且在北京大范围出现：北起昌平，南达房山，中间覆盖海淀、西城、丰台、朝阳、石景山、大兴等——这颇为罕有。某些常见冰晕长时间、稳定、高强度地出现，常是罕见冰晕、组合型冰晕出现的“前兆”。因为罕见冰晕通常是亮度弱的或（和）空间尺度大的，所以在那种“灵光一现”的冰晕事件中，往往不能完整、清晰地出现。而本次卷层云能如此稳定地出现明亮的环天顶弧，这证明该云层在大范围内品质较高，且十分稳定，这种情况，令人倍加期待“事态升级”。 120°幻日的出现是足以令任何冰晕爱好者兴奋的，它是本次组合冰晕中最罕见的种类，我们在上一期的连载中有介绍它的基本原理。它的出现，令天上同时具有了“五个太阳”：从太阳本体往两侧看，较近的一对“近幻日”即22°幻日，较远的一对“远幻日”即120°幻日，这四个亮斑和太阳连珠成串，被幻日环所串联起来，散布在天空的不同方位，非常壮观。 郭守敬把赤道坐标系统放置在仪器的顶部，只保留了四游环、百刻环和赤道环三个环。四游环即赤道双环，双环间相距一寸，在子、午、卯、酉四处相连接。其中，子、午二连接处分别有突起的圆柱状物，即为枢轴的南、北两端，四游双环可绕之旋转，由此而得名四游环。在四游双环的内、外侧环面均刻有周天度数，转动四游环可以测定天体的去极度；利用四游环和赤道环及附属的界衡，可以测定天体的入宿度。赤道环之外，有一道百刻环，利用它与四游环和界衡，可以测定地方真太阳时，再通过数学计算，可以推算出黄道坐标来，所以郭守敬把黄道环就可以省略了。 现代我们把1日分为24小时，1小时分为60分，1分分为60秒，1日合计86400秒。计量时间的基本单位秒，最初就是由日的细分而定义的。 世界时本质上是地球自转速率的反映，更直观地说，设世界时0时的时刻，本初子午线对向空间某一固定方向，那么世界时的一个时刻就对应于地球相对于该固定方向转过的一个角度。天文学家发现，由于多种原因，地球自转是不均匀的，存在着长期变慢、季节性变化和不规则变化。事实上，早在17世纪，天文学家通过分析月球的运行已经发现了地球自转的长期减慢。这种不均匀性导致世界时不均匀，即世界时系统的秒长是不固定的。就好比拿一把1米长的尺子去量布匹，但是这把尺子本身的长度却在随时伸缩，先后量出10米的布各一段，试问这两段布能一样长吗，是真正的10米吗？可见世界时不符合精确时间计量工作的要求。 鬼宿有4颗星，组成一个小四边形，位于井宿和北河的东面，正好位于黄道上。鬼宿四星都较暗弱，其中最亮的也只是略亮于4等，其余三颗都是5等星，所以很不显眼。鬼宿对应西方星座巨蟹座的蟹身。 井宿的“井”就是水井的意思，这个宿的主要恒星排列比较像口水井，或者说像个井字，虽然有些不太规则。井宿上、下有“北河”、“南河”两个著名的星官，他们的全名叫“北河戍”、“南河戍”，戍即驻防，这两个星官像两个岗楼一样把守着银河渡口。其中北河三、南河三都是1等亮星。 在《说文解字》中，“岁”被解释为“木星也。越历二十八宿，宣徧阴阳，十二月一次。”木星每年行经一次，即以其所在星次来纪年。岁首的不同，是区别先秦时期的夏历、殷历和周历的主要方式。对岁首的判定又称“三正”。《尚书·甘誓》：“有扈氏威侮五行，怠弃三正。”陆德明释文引马融曰：“建子﹑建丑﹑建寅，三正也。”夏正建寅，殷正建丑，周正建子。《史记·历书》曰：“夏正以正月，殷正以十二月，周正以十一月。”夏历、殷历、周历，每种历法相差一个月，周历比殷历早一个月，比夏历早两个月。“建”是指“斗建”，是斗柄所指的方位。子为北，午为南，卯为东，酉为西。夏正建寅指初昏时斗柄指寅位（东北偏东）的方位为正月，殷正建丑指初昏时斗柄指丑位（东北偏北）的方位为正月，周正建子指初昏时斗柄指子位（正北）的方位为正月。周历在《礼记》中已经是每年十二个月。从《诗经》中有关岁的记载我们可以清晰地看到夏商周历法变动的轨迹。 1905年是著名的“奇迹之年”，爱因斯坦构建出了相对论大厦，在提出狭义相对论之后，经过不断完善，他在1915年正式提出了广义相对论。爱因斯坦引力场方程的描述，对更多人来说是难以理解的；不过后来的物理学家惠勒(John Wheeler)对其有着更简洁的概括：“时空告诉物质如何运动，物质告诉时空怎样弯曲”；这让场方程看起来似乎是个无解的循环。不过似乎连爱因斯坦本人，当时也没有意识到，这已经为黑洞奠定了理论框架。一个月以后，在仍处于一战阴云笼罩下的欧洲战场，天文学家史瓦西(Karl Schwarzschild)首次给出了爱因斯坦场方程的一个解，并完整地描述了大质量天体周围的时空是如何扭曲的。他指出，对于非常致密的天体，光要逃离它的引力场会非常困难；当接近它时，时间也会减慢直至完全停止。 和月球相比，小行星携带的信息甚至可以更为古老。来自小行星的岩石在很长一段时间里是我们唯一能够获得的地外样本，它们高速穿过地球大气，大部分因为撞击与高温烧蚀消散，偶尔有一些残骸落到地面上，成为各种类型的陨石。它们主要是太阳系早期未能继续成长的星子和行星胚胎碎片，其中一些从未经历过熔融和分异，甚至还保留着最初存在于太阳星云中的原始物质。正是根据这些原始物质中的同位素比例，我们才得以了解地球和太阳系的年龄。 绝大多数的小行星在位于火星和木星之间的小行星带安然运行，但在木星的引力或者小行星相互之间的撞击的影响下，总会有少量小行星被移动到近地轨道上，其中一些足以对地球造成威胁。小行星撞击与地球史上多次灭绝事件脱不开干系，也为人类社会的未来带来隐忧。如今，不少国家已经开始了对近地小行星的监测和防御计划，以期在未来可能发生撞击时做出有效应对。另一方面，小行星的空间位置和物质组成也可以是人类未来空间发展的资源，在它们身上还可能保存着更多关于太阳系过去的线索。拜访这些古老的邻居，对某一颗近地小行星展开近距离观察和登陆采样，将是研究、利用和防御它们的第一步。 卡尔达肖夫指数根据获取和使用能源的标准区分了文明演化的三个阶段。其中，II型文明能够掌控利用其自身恒星辐射的全部能量。目前，我们是零型文明（我们甚至没有100%利用到达地球的能量）。成为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个以太阳为中心、包围住太阳的巨大人造球体，其内表面覆盖着太阳能电池板。

看点：闰秒来龙去脉；冰晕现象。