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近空不可见,远空漆黑一片

作者:地理人来源:未知 时间:2023-02-09 阅读: 字体: 在线投稿
  宇宙和宇宙空间 宇宙(universe)与宇宙空间(space)两词完全不同。 前者包括所有的天体,其中有星系、星云、恒星、宇宙尘、不可见的天体等。 后者仅指空间(指能容纳一切天体的空间)。这空间不是静止的,与时间混 合在一起,叫做“时空”。物质的形态可以互变;光线可以变曲;空间可以 分隔,但不能缩小,也不能把它扩大。所谓宇宙膨胀,我的看法是仅指星系 膨胀,与宇宙空间无关,因为星系是位于宇宙空间之内,而非固定地镶嵌在 宇宙空间之上的。 我认为宇宙空间并不是空的,其中充满了力。我假定它就是上文所述的 惰力。这力有传导光、热、电的能力,也是一切物质形成的基础。但我不能 抓到这力。 在宇宙空间中,无论向那一方向看,除恒星分布不均匀以外,在视野范 围内所看见的都是一个样,无重大区别。这是视力方面的错觉。宇宙空间十 分复杂。宇宙空间内大天体有它的大重力场;微粒子也有它的微引力场。我 们看不见也觉察不到,并非宇宙空间的空虚。它是充实的,不仅能够传递光、 热、电,且能传播力。这空间用什么充实起来?粒子有引力,大小星体各有 各的引力场,然而宇宙空间它自身并不具有引力场。如果有的话,这么多的 天体及星系,都向宇宙中心引力场集中,岂不凑成一个大蛋?类似往日的“宇 宙蛋”。因为宇宙空间不属于物质,不可能有宇宙引力场。各大星系之间都 有足够的距离,不致引起互撞。同一星系之内或同一星团之内的恒星,彼此 之间远远地隔开,彼此可以独立存在。 宇宙空间无限界 大环境地理学下起地球星中心,上达天球视面,其中拥 有无限界的宇宙空间。
  地面上一望无际,似乎地比天大。事实上地球星是个 “小不点”,它在空间内比一个小点还小,如果把它放在 100 亿光年以外, 它比宇宙尘还小。太阳恒星比地球星大 130 万倍。维持人类生存的太阳系位 于宇宙空间内何处?在空间上层?下层?内部?边缘?全都不是。因为这宇 宙空间无限界,也无中心。 具体来说,空间只有两类:(A)有限界的空间,例如室内空间、都市空 间、太阳系行星际空间、银河系恒星际空间;(B)无限界的空间,可容纳上 述所有的空间,宇宙空间就是无限界的空间。晴昼望空,天色蔚蓝,那是大 气层扩散的蓝光波;夜间望空,有微弱的星光、银河光、黄道光及大气的散 光,太空深远处昏暗漆黑,什么都看不清楚。因此,夜空有神秘感。 宇宙空间的区划 由地球星大气层向外的这段空域,叫做“近地空间”。 现今各国发射的通讯卫星、气象卫星、军事卫星及航天飞机,全在近地空间 以内。地月之间叫做“地月空间”。月球轨道以外,冥王星轨道以内属于“太 阳系行星际空间”,太阳系以外就是“恒星际空间”。 宇宙空间中有星的区域可以觉察,无星的区域一片漆黑,但可以通过引 力及电磁波来测。 宇宙空间中距离的量测 众所周知,测量月球对于地球星的距离单位,通 常用公里,测量日地距的单位也用公里。至于其他大行星对于太阳的距离单 位不用公里,而用“天文单位”(Astronomical Unit,简写为 A.U.),即 地球到太阳间的平均距离。这个单位比公里大 1.5 亿倍,它比地球赤道长度 大 3750 倍。试想绕赤道 3750 周才等于一个日地距,这数字实在惊人。 用天文单位表示宇宙空间中行星对于太阳的距离是把日地距作为 1 的。 水、金两颗行星对太阳的距离均小于 1,其他行星均大于 1。兹列表如下: 行星名称/天文单位(A.U.)/实际距离(公里) 水星 0.387 58000000 金星 0.723 108000000 地球星 1.000 149600000 火星 1.524 228000000 木星 5.203 778000000 土星 9.580 1427000000 天王星 19.218 2870000000 海王星 30.110 4500000000 冥王星 39.600 5900000000 在人们的观念中,1 亿公里不如 59 亿公里远,虽然在数量上是 1∶59, 却在人们脑中作不出实际的比较来。但是,如果测量远近的单位改用天文单 位,那末就很容易作比较。冥王星距日大于日地距 39.6 倍,即约为 40 倍, 这样比较给人印象就比较深。 由冥王星中心到太阳恒星中心作一直线,这一条线就是太阳系半径。这 颗圆球形太阳系直径长达 118 亿公里,或 80 个天文单位。所有的行星由西向 东大致环绕太阳恒星赤道前进,而非周绕太阳南北两极。 也可以用光速来表示宇宙空间中行星间的距离的大小。例如太阳光由太 阳表面传到地球星表面,需时 498 秒,或 8 分 18 秒,或 8.3 分。简说是 500 秒。月球距地球星比太阳恒星近得多,月面所反射的太阳光到达地面,需时 只有 1.3 秒。火星在绕日公转中当它最接近地球星时,火星反射太阳光到达 地面需时 3.1 分。冥王星距地球星最近时反射太阳光到达地面需时 5.6 小时, 距地球星最远时太阳光到达地面可能需 6.3 小时。如果有人往冥王星上打电 话,时为正午 12 点;一直要等到夜里 11 点以后才能听到冥王星上回话的声 音。 地球星直径如同太阳系直径相比,为 1∶1000000,地球星实在太小,太 阳系实在够大。如同银河星系作比较,太阳系又嫌太小,不能形成比例。因 此,太阳系以外的宇宙空间中距离的测量不能采用天文单位,而只能用“光 年”(light year)作单位。1 光年相当于 63240 天文单位。所谓光年,并 不表示时间,而是表示距离。光年是指光在一年以内所行进的距离。光速每 秒可以走 30 万公里(实际是 298128 公里),一年(指回归年)内光前进 94600 亿公里(9.46×1012 公里)。这样大的数字作为距离单位,其实际意义已无 法想象。 前文已述,最接近太阳恒星的是半人马座比邻星,相距 4.27 光年。南天 球视面上亮星是天狼星,它在北半球地面上低纬度内也可以见到。接近天南 极的老人星距地球星只有 98 光年远,比天狼星距离地球星多出 90 光年。北 极附近的北极星(Polaris 或 North Star)距地球星为 652 光年。仙女座旋 涡星系(M31)距地球星为 220 万光年。这都不算远,前文所述的最远的类星 体为 360 亿光年。 另一种距离单位叫做秒差距(parsec)。
  如果一个恒星的视差是 1 角秒 (或弧秒),对于地球星的距离就叫做 1 秒差距,相当于 3.262 光年或 206265 天文单位。如远空星体的视差是 1 角秒或大于 1 角秒,可使用这种单位;如 果小于 1 角秒,例如类星体,则使用光年为单位。兹举例如下:半人马座比 邻星 1.30 秒差距(4.27 光年);天狼星是 2.66 秒差距(8.67 光年)。 可以伤人的宇宙线 宇宙空间内常常通过一种高能量带电粒子,叫做“宇 宙射线”(cosmic rays),简称宇宙线。宇宙线速度近似光速。事实上这不 是“线”而是有电荷的粒子。通常所见的电磁波辐射可视为波的效应或光子 的效应。但是高能的粒子不是光子,也不是光波,它是破碎的原子核,其中 约有 91%是质子,8%是氦核,其余是碳、氧、氮、铁等重原子核。实际应该 叫做“宇宙粒子”,而不宜叫做宇宙线,然而它已是习惯用的名称了。 宇宙线分两种:一种为原生宇宙线,穿透力极强,可深入大气层内,可 深入水内,也可穿透地面表层。另一种为次生宇宙线或次生宇宙粒子,由原 生宇宙线撞击大气层气体而产生的。原生宇宙线或原生宇宙粒子来自星体爆 炸,例如超新星大爆炸,银河星系或其他星系大爆炸;也可能来自星系核心, 例如银河星系中心——银心;也可能来自大激波(shockwave),即超新星附 近气体受压缩而出现的大波。由于爆炸力太强或激波力太猛,原子核被炸碎 飞往太空,以光的速度前进,即原生宇宙线。
  太阳表面上耀斑(flare)也能 产生原生宇宙线,但能量很低,属于低能宇宙线。由太空深处射出来的原生 宇宙线是高能宇宙线,速度很强,能量很高。原生宇宙线由太空内四面八方 碰撞地球星大气层,使大气层内一些气体化为次生宇宙粒子或次生宇宙线。 在大气层内产生的次生宇宙线也是四面八方地向地面撞击,穿透力很强。这 说明我们的大气层内变化很大,不完全只限于氧、氮等类气体。 现今地面上已装置特殊的光学望远镜,可以望见大气层最外层出现的光 流。这光流由高能宇宙线撞碰气体原子核而造成。 高能宇宙线即原生的宇宙粒子可以影响地磁场,可以破坏人的细胞,对 于地面生物有严重的影响。由银河星系核内射出的宇宙粒子当然很可怕,它 可撞出一些伽马射线、中子、质子、介子及其他微粒子,向地面辐射,促使 遗传基因出现变异。太空人遇到宇宙线也不好受。因此,太空人必须穿上太 空衣。
  太空衣的妙用太空衣具有下列五种条件:(A)当太空人离开太空舱走进 太空时,太空衣内必须有氧气供应设备;(B)太空衣可以保暖御寒,又可以 阻挡太阳辐射。近地太空已无空气调节温度,身后缺乏空气射热,温度可能 降低至-70℃;身前面向太阳,温度可能高达 120℃。这样身前身后温度相差 190℃。太空衣不仅能防寒,也能隔热;(C)可以抵抗宇宙射线;(D)可以 抗拒小陨石撞碰;(E)太空衣不太硬,也不太重,太空人穿上太空衣可作太 空漫步。
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