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文学性
趣味性和科学性俱佳的天文入门读物
星星离我们有多远
作者变义林
演播
米安
精彩继续
恒星
终于被征服了
十九世纪初以来
天文仪器迅速得到改进
这在很大程度上要归功于德国天才的光学家弗朗合费
他一生只度过了短短三十九个春秋
可是他在为物理学
天文学和光学仪器做出的贡献却多的惊人
他使望远镜测量角度的精细程度
达到了空前的水平
零点零一秒
弗朗合费是一位
的儿子
曾跟一个光学技师当学徒
他十一岁的时候所居住的房屋蹈塌了
只有他一人幸存
他顽强的自学
研究玻璃的特性
随志被方法而变化的规律
把玻璃制作变成了一种艺术
他改进了多种光学仪器
正是他的仪器最终帮助天文学家测出了恒星的视察
弗朗合费因为患肺结合英年早试
墓碑上刻着
他接近了群星
德国天文学家数学家贝萨尔
充分利用了夫朗和费提供的便利
贝塞尔本来是一名会计师
却成功地自学了天文学
他二十一岁的时候便利用一千六零七年以来的观测结果
重新计算了哈雷彗星的轨道
这使他很早就出了名贝萨尔的特殊才能引起了普鲁士国王菲特列威廉三世的注意
于是他委派贝塞尔监见哥尼斯堡天文台
然后担任这座天文台的台长
直到死去
贝塞尔三十四岁的时候完成了一份当时最大最好的心表
接着他便转向自从哥白尼时代以来在三个世纪中南倒一切大天文学家的难题
测定恒星的视差
他新发明了一种名叫梁日仪的精密仪器
并请夫朗和肺制作
原本用于精确测定太阳的脚直径
当然了也可以用来精确地测量天空中的其他各种脚距离
现在的问题是
如何在满天星斗中选择进攻的目标
观测对象易经选定
天文学家就得将全部性倾注在他身上
他们自然希望事先就能大致断定
自己选定的目标属于最近的恒星之列
盲目的随便找几颗星星来测量
几乎肯定是要失败的
有一个判别依据是
恒星的表观亮度
或者称为它的适亮度
也就是从地球上看上去的亮度
倘若所有的恒星发光能力都差不多的话
那么最近的恒星便会显得最亮
或者反过来讲
最亮的恒星很可能也是最近的
全天最亮的恒星是天狼星
假如它确实是与太阳一模一样的星体
那么它应该就比太阳远多少倍
亮度才会减弱到如我们所见的情形呢
当初
哈雷就做过比较
它的计算结果是
狼星要比太阳远
十二万倍
而我们今天知道
天狼星发出的光
其实要比太阳多得多
它离我们要比太阳远五十万倍以上
当然了
当初是无法知道这一点的
人们也曾将大脚星与太阳做过比较
倘若它们的发光能力的确相同
大脚星就该有太阳的三百二十五万倍那么远
这与我们今天所知的准确结果差得并不远
大脚星离太阳二百二十七万个天文单位
大约等于三百三十九万亿千米
第二个判别依据是恒星的自形
根据日常生活的经验
可以知道运动物体离得越近
它看起来相对于遥远背景便移动得越快
因此
次形大的恒星大概就是比较近的第三个标准
和所谓的双星有关
双星是一些成对的星星
双星系统里面的两颗成员星都称为此星的紫星
它们不仅看上去彼此靠得很近
而且确实在万有引力的作用下像一对舞伴那样
互相绕着转
今天我们已经知道
双星在天空中非常普遍
倘若有两个双星系统
我们简单地认为他们的公转平面恰好都与我们的视线方向相垂直
而且还假定他们的公转周期相同
又假定这两个双星系统的质量也相同
那么按照牛顿的万有引力定律就可以知道
这两队双星中
两个紫星之间的距离也必定相同
于是离我们近的那一组双星
他们的两个紫星在天空中看上去就会分得更开一些
正如近处的两盏街灯看上去要比远方的两盏分得更开一样
倘若两对双星的质量相同
但是公转周期不同
那么把开普勒第三定律运用到这些双星的上面便可以知道
周期短的那个双星中的两颗紫星
一定比此靠得比较近
周期长的则彼此离得比较远
例如在进一步分析
这两队双星从地球者看上去
两个紫星张开的程度却又相同的话
那么周期短的那个双星
必定就是离我们较近的了
我们立即就可以想到
两颗紫星互相围绕的周期比较短
同时他们看上去却分得比较开的那些双星系统
必定是离我们特别近的
早在一八一二年到一百八一四年间
不满三十岁的贝塞尔就注意到了天鹅六十一星符合上述的第二和第三条判别依据
它是一个张开程度很大的双星
而且也是当时所知的字形最大的恒星
它在一年里面便可以移动五十二秒
在三百八十年里面它的位仪就相当于整个月球的角直径
因此又被天文学家们称为飞星
天鹅六十一的两颗紫星都不显眼
称不上亮星
但是根据上面说的后两个条件
它已经使贝塞尔感到非常满意了
需要知道同时满足
所有上述三个判别标准的恒星几乎是绝无仅有的
稍后我们还会讲到
苏格兰天文学家亨德森
非常有幸地恰好选中了它
这就是半人马座阿法星
一百八百三十七年
贝塞尔一切准备就许
他的良日仪指向了天鹅座是一星
他用附近的两颗更暗的心做比较星
他们均无可察觉的字形
U暗加上静止不动
足以令人信福
这两颗比较星
距离遥远的不会有任何可以察觉的视察位移
整整一年里面
贝塞尔对他们进行了无数次的观测
在排除所有的非视差因素
包括布拉雷的发现的光形差和同样由布拉德发现的张洞之后
贝塞尔终于发现
天鹅六十一星
正在细微的改变着自己的位置
即变化的方式使人相信
这正式视察
一百八百三十八年十二月
贝塞尔终于宣布
这颗星的视差是零点三一秒
这相当于从十六点六千米以外的远处
差一枚
一块钱硬币所能见到的大小
这也就是说天鹅六十一星
距离我们大约有六十六万个天文单位
或者说它大约位于一百万亿千米之外
这可是一个长达十五位的数字
光每秒钟能走三十万千米
因此天鹅六十一星发出的光
跑到我们这
路上要花费十年有余的时间
由此
天文学家也常说
天鹅六十一星与我们的距离是十一光年
后来更精确的测量表明
此新的视差为零
二九十四秒
相应的距离便是地球到太阳距离的七十万倍
也就是一百零五万亿千米
光线走完这段路程
差不多要花十一年又两个月
现在呢让我们再花一些笔墨
对光年这个名词做进一步的解释
光年与年是完全不一样的
它不是时间单位不是长度单位
它不是一座钟
而是一把尺
一把凉天的尺
在测量天底距离的时候
它所起的作用就像梁步的时候用的是尺或者米尺一样
那么天文学家们为什么非要放弃大家如此熟悉的厘米
米或者千米却换上这样一把陌生的新尺子呢
这正是因为恒星太遥远了
如果用千米来表达他们的距离
那么就得写成长达十几位二十几位的累赘庞大的天文数字
更不必说用厘米毫米为单位了
绒长的数字往往是令人生厌的
打个比方北京到上海的铁路距离
大约为
一千四百千米
假如有个古怪的人
他非要说
北京到上海乘火车是十四亿毫米
您难道不会赶到勒索吗
众所周知
一天有二十四个小时一小时就是六十分钟一分钟等于六十秒钟
所以一天有八万六千四百秒
那么请问光在一天钟可以跑多远呢
很容易计算
它约等于
三十万乘以八万六千四百
等于
两百五十九亿二千万千米
差不多等于从地球到太阳
往返
八十七次
一年约有三百六十五十二五天
光就可以跑两百五十九百二亿千米乘以
三百六十五十二五
也就是大约
九万四千六百亿千米
为了减便起见
也就可以说成是九十五万亿千米
人们甚至经常说
一光年大致就是十万亿千米
更简便的写法则是一光年约等于九十五乘以十的十二四方千米
或者是
一光年约等于十的十三四方千米
为了对它获得一些更直观的印象
我们不妨设想
把地球的直径
缩小十一倍
于是地球就成了一颗直径只有一点三厘米的小葡萄
北京到上海的直线距离本来是一千千米左右
这时候却缩成了一毫米
将一光年按照同样的比例缩小十一倍
却还是有九千多千米
相当于北京到巴厘的真实距离那么远
您看啊
光年是一把多么巨大的尺子啊
总之呢
说天鹅六十一星的距离是十一光年
要比说它离我们一百零五万亿千米要方便得多
一八四四年
贝塞尔还用它的
良日乙做出了一项惊人的发现
它注意到
天狼星的位置在很有规律的这种微小的位移
既不是光形差和张动
也不是通常的视差
而像是自形的微小波动
贝塞尔认为
这种现象
起因于天狼星有一颗非常暗
但是质量却不小的半性
他们在万有引力的作用下
像一对舞瓣那样
一边互相绕着转动
一边向前行进
人们看不见那颗暗半星
只是察觉到了天狼星自行的波动
贝塞尔的这一看法
后来被证明是正确的
它的这项发现标志着
天文学家们开始把更多的注意力从太阳系内转到了太阳系外面的恒星事界
科学史上经常发生这样的情形
一项困难的工作
在很长时期内一直停滞不前
它使许多有名而能人遭受挫折
但在此后的某个时间
却取得了奇特的进展
这时
有几个人不约而同的打破了僵局
他们几乎同时获得振奋人心的胜利
在这里
这种情况又发生了
只比贝塞尔晚了两个月
亨德森求出了半人马座阿法星的距离
这颗新的中文名字叫做南门二
他的适量度在全天重心中
名列第三
仅次于天狼星和老人心
比大脚星和织女星
还要亮
不过他太偏难了
北半球大部分地方的人都看不到他
半人马座阿法星的自形也很大
达到天鹅六十一星的四分之三
为每年三十七秒
而且他又是一个张脚很大的短周期双星两颗紫星
每七十九年便会互绕一周
所有这一切
都使得他很有希望是离我们太阳最近的恒星
而事实上
野果真如此
亨德森出生在
苏格兰的邓迪
原来它是一名律师
但他业余的嗜号就是天文学
最终
这种爱好变成了职业
亨德森是在南非好望角天文台观测半人马阿法星的
贝萨尔在欧洲见不到他
一八三一年
亨德森就任好望角的天文台台长
但是他后来回老家受命为
首任
苏格兰皇家天文学家了
他求出半人马阿法星的视察是零点九一秒
大约是天鹅做六十一星的二十五倍
因此半仁玛做阿法星
要比天鹅六十一系近得多
亨德森的数据意味着半人马阿法星
要比太阳远了二十万倍
距离我们三十万亿千米
事实上
它比这更远
远在四十三光年之外
但这并没有使它
丧失太阳最近的恒星邻居的地位
需要补充的是
人们在一九一五年发现
令有一颗幽暗的小星
在绕着半人马阿法双星系统运转
目前它在轨道上所处的位置
比半人马阿法双星的两颗紫星离我们更近
距离我们仅仅四点二二光年
它是真正的离太阳最近的恒星
因此
人们将它称为比林星
其实
亨德森比贝塞尔早很多时间就完成了观测
但是它直至回到苏格兰的首辅
谋得新职之后
才完成了数据的整理和计算
在一千八三十九年初
发表了研究结果
很自然的
第一人的荣誉便归功于最先抵达彼岸的贝萨尔了
在此期间
而伊德国天文学家斯特鲁维也获得了成功
斯特鲁维出生于德国
十五岁的时候为了逃避拿破仑的侵略军征兵
他先是逃到了丹麦
后来又到了俄国
斯特鲁维在一百八一零年
十七岁的时候毕业于艾沙尼亚的多尔巴特大学
一八一三年
二十岁的时候他被拼为
母校的天文数学教授
一八一五年
二十二岁的他
时任多尔帕特天文台台长
一八三十二年当选为圣彼德堡科学院院士
作为奉沙皇
尼古拉一世之命
在一百八三三年开始在圣彼德堡附近
兴建
普尔科沃天文台
并担任首任台长长达二十年之久
斯特鲁维一家一连四代出了六位著名的天文学家
他是第一代
后来第二
第三代又迁居德国
第四代
奥托
斯特鲁维在一九二一年移居了美国
先后出任美国几个著名天文坛的台长
当选为美国科学院院士
一九五二到一九五五年当选国际天文联合会主席
一八二四年
第一代斯特鲁维获得了一架
口径二十四厘米的优质哲社望远镜
那也是弗朗和肺制造的
这是第一架配上了赤道仪的天文望远镜
有了赤道仪
望远镜能自动跟踪
缓慢的东升西落的星体
后来这架仪器随同斯特鲁维一起转移到了普尔科沃天文台
它是十九世纪最完善的天文台之一
斯特鲁维用这叫望远镜为天文学做出了许多重要的贡献
他用它来测定恒星的视差
选择的目标是织女星
织女星是全天的第五亮星
也是在北半球天空中
能够高高升级的第二号量刑
仅次遇大角星
他的自形是每年
零点三五秒
足以引起人们的注意了
斯特鲁维从一百八三五年开始测量
到一百八三八年才大功告成
他推算出的织女星视差是零点二六秒
比今天公认的数值大了一倍
于是他算出的星的距离就太近了
不过
我们不应该过于苛求前人
在当时
这样微小的世差未已居然被他测量了出来
就足以称得上是一项了不起的成就了
可惜亚斯特鲁维直到一八四零年才宣布自己的结果
它落到了贝塞尔甚至也落到了亨德森的后面
织女星
比半人马阿法星和天鹅六十一星都远得多
离我们有二十六十三光年
但是它依然是太阳的近邻
自从天文望远镜发明以来
两百三十年过去了
直到这时候
恒星才终于向妻而不舍顽强奋战的天文学家屈服了
恒星世差的测定
使得死爆筑地心宇宙体系的顽固派
失去了最后一根救命草
哥白尼派终于攻克了反对派门赖以最后一个碉堡
回想当初
十六世纪末
天体运行论在思想界的影响
开始引起教会的恐慌
一六百一六年
罗马教停将天体运行论列为禁书
直到一八三五年
教会才在晋书目录中删除了天体运行论
日新说
彻底胜利了
一百八八十九年六月九号
在布鲁诺寻难二百八十九周年之后
在活活烧死他的地方
罗马的鲜花广场上
人们为这位捍卫真理而宁死不屈的伟大战士
竖起了一座纪念铜像
您刚才听到的是由米安演播的天文写普及夺物
星星离我们有多远
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