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主题:【文摘】《我们的宇宙》解说词 (序) 【赵致真】 -- 不爱吱声

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家园 【文摘】四:水星、金星、火星

[主持人

  太阳是我们唯一能看到表面细节的恒星。是我们目前手头上研究恒星珍贵的“孤本”,是最宏大的太空实验室。

  太阳对于我们实在是太重要了。太阳上任何动静,都和地球的命运息息相关。没有太阳,人类及其一切文明都根本无从谈起。

  我们的太阳系还是一个幅员辽阔的王国和人丁兴旺的家族。

  我们知道自己的左临右舍吗?我们了解太阳系里众多的兄弟姐妹吗?

(采访:九大行星)

[主持人

  我们虽然和太阳系其他行星比邻而居,但却并不都能对他们的状况如数家珍。

  整个太阳系是地球直接的“生态环境”。几十亿年间,与我们一起在这个“旋转舞台”上“同台演出”的大小行星,是我们由近及远认识宇宙的台阶和跳板。

  毫无疑问,我们应该了解太阳系这一家子相依相伴的每个成员。

[电视片解说词

  这是一只永不停息的宇宙走马灯。在中心天体太阳周围,依次排开的是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。它们绕日的轨道具有共面性、同向性和近圆性。有科学家比喻说,如果制作一个立体的太阳系模型,那么可以放进很浅的平底锅中。

  17世纪伟大的德国天文学家开普勒虽然是哥白尼的忠实信徒,却敏锐发现了哥白尼太阳模型的局限和失误。哥白尼从毕达哥拉斯学派深厚的传统出发,先验地认定所有行星都是匀速的,绕日轨道都应该是高度神圣和完美的圆。为了在计算上自“圆”其说,不得不设定出一个平均值的虚拟太阳。开普勒继承和研究了丹麦天文学家第谷多年观察的珍贵资料,发现太阳系行星绕日运动的轨道原来是椭圆。于是一切疑难迎刃而解。虚拟的太阳变成了处于椭圆一个焦点上的真实的太阳。这便是著名的开普勒三定律中的第一定律。另外两条定律说的是,行星轨道的向径在单位时间里扫过的扇形面积相等,公转周期的平方和行星与太阳平均距离的立方成正比。开普勒发现了行星运动的铁的法则,将太阳系整合成了统一的物理体系。后人将他誉为“天上的立法者”。

  如果说,开普勒的定律还只是停留在观察和描述的层次,那么,牛顿的运动定律则真正揭示了宇宙的机理。但牛顿是站在开普勒肩上的。没有天文学的观察与研究,就没有牛顿定律的发现和经典物理学的诞生。

  该轮到我们逐一介绍各具风姿的太阳系之星了。距太阳最近的这一颗是水星。其实它上面一滴水也没有,但确实象一颗滴溜溜滚动的水银。中国古代称它为辰星,西方人则称它为希腊神话中脚生双翼、为诸神送信的飞毛腿赫尔姆斯。它的运动也的确比太阳系中所有行星都快。绕日一周只用88个地球日。强大的潮汐效应虽然还没有使水星以固定一面朝向太阳,但自转周期已经慢到59个地球日。水星自转3圈才看到一次日落日出,因此每昼夜长达176天。比一个水星年还长一倍。因此,“度日如年”的说法在水星上就几乎等于“时间过得真快”了。

  水星由于距太阳近,平时淹没在耀眼的日光里,所以很难观察。它的半径为2440公里,体积和质量都不到地球的6%。根本无法维持住自己的大气。这里的地貌酷似月亮,有环形山、平原、盆地和高过万米的险峰与纵贯赤道的峡谷,当看去比地球上大3倍的太阳火辣辣照耀着水星悠长的白昼,地面温度便达到摄氏460度。这片“焦土”上足以形成铅和锡这类金属融成的湖泊。1300公里的卡路里盆地是太阳系九大行星表面上最热的地方。而背着太阳一面则冷到零下173度。水星上实在乏善可陈。不过这里有15座环形山是以伯牙、蔡琰、李白、李清照和鲁迅等中国人的名字命名的。

  抬眼望去,除了太阳月亮之外,天空中最明亮的星体就数距地球仅4000万公里的金星了。它宛如一颗晶莹璀璨的宝石缀在天幕。《西游记》中的太白金星是一位眉须皓然的老神仙,西方人则将它视为爱与美的化身维纳斯。黄昏时众星尚未登场,金星便早早出现在落日的余辉里。拂晓前群星早已引退,金星还独自停留在黎明的朝霞中。这便是《诗经》中说的“东有启明,西有长庚”。希腊人也是通过毕达哥拉斯的传授,才从巴比伦人那里知道晨昏两次出现的金星是同一颗星。

  金星沿着几乎正圆的轨道,224.7个地球日绕太阳一圈。而自转周期却达到243天,也是个一天要比一年长的行星。在望远镜的视场中,能看到金星和月亮一样有朔望盈亏变化。当它运行到地球和太阳之间的直线上时,便出现了百年难遇的“金星凌日”。但这只会造成太阳面庞上的一颗“小黑痣”,而不会发生日食。金星赤道的平均半径为6052公里,密度为地球的95%,质量则为地球的81%,表面是岩石覆盖着的平原和高山。由于地球和金星的个头体形都相差无几又近在咫尺,人们称它们是一对孪生姐妹。然而,金星却有着许多古怪的秉性。太阳系中所有行星的自转都是自西向东,惟独金星是自东向西。因此,“太阳打西边出来”这句话,到了金星这个“左撇子”那里就成了天经地义的真理。

  不过,金星的地面上是看不到日出的。假若有人能在这里睁开双眼,视线大概最多如同潜水员沉到浑浊的水底。金星大气的压力是地球上的92倍,全球温度常年高达450度,一层25公里厚的硫酸雾在高空形成酸雨,来不及落到灼热的地面便又被蒸发。没有任何生命能消受起这种炼狱般的硫酸“桑那浴”。金星“发高烧”的病根在于温室效应。由于这里的大气成分97%是二氧化碳,如同暖房的玻璃屋顶,几乎完全阻隔了地面向外的红外辐射,于是,金星上的光线“收支相抵”便只能平衡在450度上。有学者研究,地球和金星的大气当初并没有什么根本性不同。我们仅仅因为很侥幸的原因逃脱了温室效应失控。而今天人类活动造成二氧化碳含量急剧增加,究竟又会通过什么样的因果链带来何种远期后果?金星是一座温室效应灾难的“展览馆”。当我们朝朝暮暮遥望它的光辉时,应该当作无言的警示和永远的告诫。

  由于金星是个“蒙面逆子”,火星便成了能够观察到表面的最近的行星。火星绕日一周为687天,因此地球大约每隔两年便会处在火星和太阳之间,称之为火星的“冲”。偏心率较大的轨道使火星的“大冲”每15至17年发生一次,这时候,处于近日点的火星距地球仅5600万公里,并在一整夜中东升西落,因此成为人们观察和研究的最好机遇。

  火星之所以在西方被称作战神马尔斯,是因为它红色的光芒使人想到了血与火。其实,火星75%的表面覆盖着赤铁矿、硅酸盐等铁的氧化物,形成棕红色的大戈壁,完全是一个“生锈”的星球。这里也丝毫感觉不到“火”的炎热,平均温度只有零下50度,昼夜温差达到100度。

  火星的直径为3400公里,质量只有地球的10分之1,一条和赤道成30度的大圆,把火星几乎平分为地质结构很不相同的南北两半球。南半球是布满山脉和陨石坑的古老高地,北半球则由熔岩铺设成了太阳系中最为广阔、低凹和坦荡的平原。著名的奥林匹斯盾形火山高达26公里,比喜马拉雅山高3倍,是太阳系中最高的山。长达2400公里的赫拉斯陨石坑则是太阳系中最大的陨石坑,其深度能放进喜马拉雅山而露不出峰顶。绵延5000公里的水手大峡谷同样创下了太阳系之最。火星上几千条干枯的河床,显示当年曾经有过奔流的涛声,但今天,所剩无多的水可能一部分遁入了地下,另一部分则和二氧化碳干冰一起,冻结成火星两极大面积的白色“冰帽”。而四季交替又带来极冠的消长和大地被浸润后的色泽改变。

  由95%二氧化碳构成的火星大气非常稀薄,气压只有地球的千分之七,但这并不妨碍它制造出骇人听闻的恶劣气候。火星上每年四分之一的时间刮着难以想象大风,每秒180米的风速超过地球上台风的3倍。隐天蔽日的沙尘暴有时能吞没整个火星并持续几十天。看来火星气候学将会是一门大有前途的学科。

  和地球拥有的月亮相比,火星的两个卫星未免太寒碜了。它们是1877年“大冲”时被美国天文学家霍耳发现的。因为质量太小,所具有的重力不足以使自己成为球形,所以谈不上直径。火卫一叫福波斯,长20公里,火卫二叫德莫斯,长15公里。它们的模样虽然被讥笑为“病土豆”,但在火星赤道平面上一大一小、一低一高、一快一慢、一正一反地运行,倒也营造出双月竞辉的奇观。

[主持人

  我们刚才一一领略了水星、金星、火星的风采,它们和我们的地球尽管有诸多差异,但毕竟有更多共同之处,可以归入同一个类型。

  太阳系外侧的行星就完全是另一番景象,属于另一种“体制”了。

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