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第三十二章 狮子座流星雨

    同学们都说有流星的时候要赶快许愿,因为流星是偶然经过的,只有一天到晚都放在心里的愿望才能在这电光火石的一瞬间许出来。这样的愿望,老天才有可能帮你实现。

    晚上,爸爸和妞妞游完泳回家。天上一轮明月,又大又圆,照得满地雪白,微风吹过,树叶沙沙作响,留下斑驳飘忽的疏影。

    “爸爸,为什么月亮不会掉下来呢?”妞妞有些坏坏地笑着。

    “这是因为月亮以相当高的速度在围绕地球运动,地球把它往下吸引一点,它又往前冲了一点,所以总是保持在一个椭圆形的轨道上飞行。”

    “是像飞机一样吗?”妞妞现在身高到了一米六三,越来越像个大姑娘了,思想也越来越成熟,有时还会指出爸爸的错误。“就这样,往前飞。”妞妞张开双臂模仿着,像飞机一样飞翔。

    “不完全一样,飞机是靠机翼的上下气压差来提供升力的,是靠尾部喷气产生的反冲力向前飞行的。”

    爸爸想了想说:“月亮和地球的关系就像一根铁链拴着个链球,你记得奥运会上链球运动员的动作吗?”爸爸一边说,一边紧握两手,平臂伸出,同时两腿微蹲,做了一个旋转的动作。

    “链球在运动的时候,需要运动员用很大的力气拉住铁链,而且旋转越快,拉力越大。”

    “是啊,是啊。”妞妞紧接着说,“最后运动员一放手,链球就飞出去了,而且是直线飞出去的,不再是围着运动员转。”

    “对,地球对月亮的万有引力就是这根铁链,只不过我们看不见。月亮在围绕地球转圈的时候,有巨大的离心力,就是要离开地球的力量,好像洗衣机高速旋转甩干水一样,但是物质之间的万有引力刚好和它要离开的力量相等,这样月亮就老老实实的围绕地球转圈了。”

    “那彗星为什么会掉到地球上来呢?”

    “彗星也不都是要掉到地球上来的。彗星核比较坚实,而彗星的尾巴非常大,据说是由尘埃和气体组成。当它的运行接近地球的时候,巨大的尾巴里面就会有一些东西被地球吸引到大气层中,形成美丽的流星雨。”爸爸说。

    “真好玩儿,原来流星雨只是彗星的尾巴呀!狮子座的流星雨不是彗星啊?”妞妞仰望浩渺星空,“同学们都说有流星的时候要赶快许愿,因为流星是偶然经过的,只有一天到晚都放在心里的愿望才能在这电光火石的一瞬间许出来。这样的愿望,老天才有可能帮你实现。”

    爸爸心想,孩子都有心思了。“太空中的尘埃颗粒闯入地球大气层,以每秒几十公里的速度与大气摩擦燃烧,产生大量光和热,就形成了流星。尘埃颗粒叫作流星体。零星来的流星只是宇宙中游走的物质被地球捕捉到形成的,但是流星雨基本都是由彗星形成的。”

    “原来是这样。”妞妞点点头。

    “就说最有名的狮子座流星雨,它产生的原因是由于存在一颗叫坦普尔·塔特尔的彗星,美国人坦普尔·塔特尔在1833年发现了这颗彗星的运行规律,所以用他的名字命名。坦普尔·塔特尔彗星的周期约为33.18年,所以狮子座流星雨的周期约为33年。之所以叫它狮子座流星雨,是因为流星是呈放射状从狮子座的位置发出来的。当然狮子座离我们那么远,流星并不真的是从狮子座来的。”

    “去年这个彗星没有到地球,那为什么去年年底的时候我们也看到了狮子座的流星雨呢?”

    “每年11月14日至21日,尤其是11月17日左右,地球都要通过坦普尔·塔特尔彗星的轨迹,也就是它走过的道路。刚才说了彗星是很松散的星体,所以一边走一边在洒落东西。地球经过时,就会有许多遗留在轨迹上的物质被地球捕捉到,就形成了流星雨。不过大的流星雨还是每33年来一次,非常壮观。估计在2033年左右的某一天,我们能看到每小时上百颗甚至上千颗流星划过天空。”

    “我们地球绕太阳一圈是一年,彗星要33年才回来一次啊!”

    “是啊,你要知道最著名的哈雷彗星要76年才回来一次。”爸爸和妞妞回到家里,坐在客厅的沙发上。妈妈给倒上了两杯茶,两个人悠闲地喝着茶。

    哈雷彗星轨迹图——1986年哈雷彗星光临地球

    爸爸说:“你可想知道太阳系其他行星围绕太阳一圈的时间?”

    “当然想!”妞妞眼睛里放出期望的光芒。

    爸爸到书房里拿来了一本书,然后在一张白纸上写下了这样的一张表。

    提丢斯-波得定理(Titius-Bode law),a=0.4+0.3×k,k=0,1,2,4,8,16,32,64。

    十二行星/矮行星与太阳的距离

    “这是我们太阳系所有行星和矮行星离太阳的距离和他们绕太阳一周需要的时间。1天文单位(AU)=149600000千米代表太阳到地球的平均距离,要知道1光年也就是光线一年走的距离约是9.4607305×1015米大约相当于63240.2个天文单位。”爸爸等了一会儿,让妞妞仔细看了看这张表。

    “他们的顺序是水星(Mercury)、金星(Venus)、地球(Earth)、火星(Mars)、谷神星(Ceres)、木星(Jupiter)、土星(Saturn)、天王星(Uranus)、海王星(Neptune)、冥王星(Pluto)。不过冥王星、谷神星因为太小,不被算作太阳的行星,而被称为矮行星。这件事让许多天文学爱好者很伤心,因为人们一直都是认为冥王星是太阳的第九颗行星。”

    妞妞倒觉得无所谓,少一个不是更简单一点吗?妞妞心里说,还更好记住呢!

    “科学家后来又发现了许多的矮行星,比如,阋神星的直径大概二千三百千米。而阋神星距离太阳大约97个天文单位,绕行太阳一周,得花五百六十年。

    目前被确认的矮行星有五个:谷神星(Ceres)、冥王星(Pluto)、阋神星(Eris)、鸟神星(Makemake)、妊神星(Haumea)。”

    “阋神星上过一年要地球的560年啊!真是天上一天,地上一年啦!”妞妞说完又觉得说得不太对,“地球一天,它们一年啊!”说完轻轻地笑了起来。

    爸爸也觉得很好玩儿,接着说:“告诉你一个秘诀,要记住八大行星的名字,你只需要记住这句话就行了——My Very Excellent Mother Just Sent Us Nine Pizzas!(我的好妈妈刚刚为我们送来了九块比萨饼!),前八个单词每一个单词的开头字母就是八大行星的开头字母。这样就可以轻松记住八大行星还有它们的顺序啦!”

    “这个办法真好!我喜欢吃比萨!我就是记不住这些星球名称的英文,太好玩了!就像山巅一寺一壶酒一样。”妞妞高兴的直拍手。“爸爸,这个提丢斯-波得定理是什么东西呀?”

    “十八世纪,德国的一位中学数学教师提丢斯(Johann Daneil Titius)是位天文爱好者。他对行星与太阳距离的分布规律进行了研究,发现各个行星与太阳之间的平均距离遵循一定的规律。

    “当时的柏林天文台台长波得(Johann Elere Bode)更加仔细地研究了这个问题,并把它归纳成了一个经验公式,这规律被称为‘提丢斯-波得定理’。

    “这个定律就是A=0.4+0.3×k,其中k=0,1,2,4,8,16,32,64,也有写成A=0.4+0.3×2k-2,k=1,2,3…,对金星后项取0值。其中A代表行星到太阳的距离,K代表行星从太阳往外的排序。单位是地球到太阳之间的距离——天文单位。”

    妞妞听得很认真,手里端着杯子却忘了喝茶,两眼盯着爸爸看。

    “当时所有发现的太阳行星均可用这个公式验证,但是有两个严重的问题,一是无法解释这个规律背后的原因,再就是在火星和木星之间明显缺少一颗行星。后者这是个更加直接的问题,困扰了天文学家很长时间。许多人花了许多的时间观察寻找,均未有收获。

    “直到十八世纪后期,英国天文学家威廉·赫歇耳发现了天王星。它与太阳的平均距离又符合‘提丢斯-波得定理’!受到极大地鼓舞的这个神秘定理的支持者们,又充满信心地去寻找丢失的行星。

    “1801年1月1日夜晚,一位名叫皮亚齐(Giuseppe Piazzi)的意大利天文学家无意中发现了一颗有微弱光芒的小行星。波得在接到皮亚齐报告后,断定这就是那颗迷失的行星。

    “根据皮亚奇的观测数据,当时年轻的数学家高斯(Carl Friedrich Gauss)计算出了这颗新天体的轨道。它正好位于火星与木星之间,与太阳的平均距离约为2.8个天文单位,与‘提丢斯-波得定理’计算出来的几乎完全吻合。这颗新发现的行星被命名为‘谷神星’。

    “人们以为事情就此结束,不想以后大约一年多,人们又在火星与木星轨道之间发现了第二颗小行星——‘智神星’。它与太阳的平均距离和公转周期几乎和谷神星相同。

    “接着又相继找到了第三颗小行星‘婚神星’,第四颗小行星——‘灶神星’,等等。人们这才意识到,在火星与木星的轨道之间,并不是像九大行星那样只存在一颗大行星,而是有一个小行星带。

    “在这个小行星带中,存在着数以万计、大小不一的小行星。‘谷神星’(Ceres 1)、‘智神星’(Pallas 2)、‘婚神星’(Juno 3)和‘灶神星’(Vesta 4)是小行星带中最大的四颗,被称为‘四大金刚’。‘四大金刚’中最大的谷神星直径约为1000千米,最小的婚神星直径约为200多千米。”

    “怎么会是这样呢?难道是一颗破碎的行星?”妞妞说出来就觉得好笑了,她想起一首歌《破碎的心》,歌里唱道:“爱的心已破碎,碎得面目全非,感觉一切已毁,碎得不再完美。”

    爸爸不知道妞妞心里在想什么,继续说:“天文学家估计小行星带上小行星的数目有近50万颗,我们确实不知道这到底是为什么。可能是一个大行星不知什么原因自我爆炸了,也可能是由于星球之间碰撞造成的。还有人认为我们的行星都是由这样的物质带上的物质慢慢聚集形成的,目前的小行星带不过是由于各种原因中途‘流产’了,未能‘发育’完全而已。”

    “哦,那么这个规律背后的原因是什么呢?”

    “我们在讨论原子时曾提到过,电子围绕原子核运动是依能量不同而分层的,并不是电子想在哪里就在哪里。宇宙中的行星分布也有规律,那么背后的理由会不会是一样的呢?”爸爸目光炯炯地看着妞妞。

    “过去的科学家想不出为什么,于是就认为这是上帝的安排。你可知道牛顿在发明万有引力等先进科学理论之后,也变得潜心宗教,因为他知道世界是这样,却无法解释为什么会这样,只有相信有上帝的第一推动力才形成了我们这个和谐的世界。

    “现代的科学家相信所有这一切规律背后的科学理论是可以统一的。科学家们把宇宙中的力分为四类——引力、电磁力、强核力和弱核力,以一种统一的力场理论来解释从微观粒子到无边宇宙的所有这些规律。以后你如果有机会或许会学到,不过你得先把数学学好才行噢!”

    妞妞似懂非懂。爸爸拉着妞妞到阳台上,晚风吹过,有些凉意,阳台外面非常安静。就在这个时候,东南天空出现了一个非常短小的流星,悄无声息,一闪即逝,却又异常绚丽。

    “爸爸,那个流星好像是红的耶!”妞妞手指远方,声音里透出许多的兴奋。

    “刚才的红色流星说明它含有比较多的铁。你应该注意到火焰的颜色并不都是一样的,比如,煤气火苗是蓝色的,蜡烛的火苗带黄色,对吧?”

    爸爸看着妞妞,“这是因为不一样的东西燃烧会产生不一样颜色的火焰,而同一种物质燃烧时,火焰中心和边缘颜色上的差异则反映了温度的高低。科学家发现钠燃烧发出的光为黄色、铁为黄红色、铜是绿色、钙为紫色、硅是红色,等等。流星的颜色就是流星体的化学成分燃烧及反应温度的体现。”

    “看看颜色就能知道是什么呀?”妞妞觉得很惊奇。

    “是呀,科学家通过分析远处星球发出的可见光和不可见的电磁波,可以比较准确地知道它是由什么物质构成的。这叫作光谱化学。”

    “爸爸,月亮围绕地球转,地球、金星还有好些行星都围绕太阳转动,太阳又围绕银河中心旋转,银河系又是许多星系中的一个,也在旋转。它们彼此之间可以这样稳定转动,是不是在一个更大的空间中必须有什么支撑着它们呢?宇宙最初是怎么来的呢?这样的旋转又是从哪里来的呢?”妞妞看上去非常困惑。

    “妞妞问的问题确实是非常好的问题。现在的科学一般认为我们的宇宙是从一个大爆炸开始的,因为我们观察到的所有外星系星球都在离我们远去。反过来说,时光倒流,我们宇宙中的万物应该是聚合在一个点上的。而飞离开的物质团,一旦被万有引力抓住,做圆周运动是最稳定的状态。”

    爸爸觉得这似乎是一个难以对妞妞解释得更明白的理论,“不过爆炸理论这也只是宇宙起源理论之一。我不是告诉过你吗?或许我们的宇宙只是巨人们放的一个爆竹,而这个世界有无数个爆竹已经燃放,还有无数个即将燃放。”

    “那别的星球上有人吗?”

    “太阳系中看来是只有地球上有生命了。科学家通过观察恒星的移动规律,已经发现了许多恒星有自己的行星,比如,半人马座星系。但是由于离我们太远,无法知晓它们中是否有生命存在。不过可以肯定的是如果宇宙中存在智慧生物,他们离我们应该至少有超过几个光年的距离。”

    “如果别的星球上有人的话,或许他们也在这样想我们。”

    “或许他们会穿越时空,已经乘坐飞碟来到了地球,正在观察我们呢!”

    远处又有一颗流星划过。