趣味天文学

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    作  者 :
    (俄罗斯)雅科夫·伊西达洛维奇·别莱利曼 著;项丽
    所属分类 :
    图书 > 科学与自然 > 科普读物 > 人文地理
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    趣味天文学
    小学教辅
    中学教辅
    幼儿园

    目录

    Chapter1地球及其运动→1
    不可思议的最短航线→2
    经度肯定比纬度长吗→10
    阿蒙森的飞机在往哪个方向飞→11
    常用的五种计时法→13
    白昼有多长→18
    影子哪儿去了→21
    物体重量跟运动方向有关系吗→23
    通过怀表辨认方向→26
    为什么会有黑昼与白夜→29
    光明与黑暗的交替→31
    北极太阳之谜→33
    四季开始于哪一天→34
    有关地球公转的三个假设→36
    地球公转轨道更扁长会造成什么后果→41
    地球什么时候距离太阳更近:中午还是黄昏→48
    假如地球公转的半径增加1米→49
    从不同角度看运动→51
    使用非地球时间→54
    年月从什么时候开始→56
    2月有几个星期五→59
    Chapter2月球及其运动→61
    区分残月与新月→62
    月亮画错了→63
    “双胞胎”行星——地球、月球→66
    太阳为什么没有把月球吸引到身边→68
    看看月亮的脸→70
    有没有第二个月球→73
    为什么月球上没有大气层→75
    月球究竟有多大→77
    神奇的月球风景→79
    月球上的奇异天空→84
    天文学家为什么热衷于研究月食→90
    天文学家为什么热衷于研究日食→92
    为什么每过18年会出现一次日月食→97
    地平线上同时出现太阳、月亮→100
    有关月食的问题→101
    有关日食的问题→102
    月球上的天气是什么样的→105
    Chapter3行星→109
    白天也能看到行星吗→110
    古老的行星符号→111
    无法画出来的太阳系→114
    水星上为什么没有大气→116
    金星什么时候最明亮→118
    火星的大冲→120
    是行星还是小型太阳→122
    土星上的光环消失了→125
    天文学中的字谜→126
    比海王星更远的行星→129
    小行星→131
    小行星阿多尼斯→133
    木星的同伴——“特洛伊英雄”小行星→134
    在太阳系里旅行→135
    Chapter4恒星→143
    为什么叫“恒星”→144
    为什么恒星会眨眼,而行星不会→146
    白天是否能看见恒星→148
    星等→150
    星等的代数学→151
    用望远镜来看星星→155
    计算太阳和月球的星等→157
    比一比恒星和太阳的真实亮度→159
    最亮的恒星→161
    地球天空和其他天空的各大行星的星等→162
    为什么望远镜无法将恒星放大→164
    测量恒星的直径→167
    恒星中的“巨人”→170
    不可思议的计算结果→171
    极重的物质→172
    为什么叫“恒”星→176
    用什么单位来表示恒星的距离→179
    离太阳最近的恒星系统→182
    宇宙的比例尺→184
    Chapter5万有引力→187
    垂直向上发射的炮弹→188
    高空中的物体重量变化→192
    用圆规来画出行星轨道→195
    向太阳坠落的行星→199
    铁砧从天而降→202
    太阳系的边界在哪里→203
    纠正凡尔纳小说中的错误→204
    地球的重量也能称出来吗→205
    地球的核心→208
    算算太阳和月球的重量→209
    计算行星的重量与密度→212
    月球上和行星上的重力变化→214
    想不到的天体表面重力→216
    行星深处的重力变化→216
    轮船重量发生了什么变化→219
    月球、太阳和潮汐→221
    月球会影响气候吗→224

    作者简介

    雅科夫·伊西达洛维奇·别莱利曼(1882-1942),出生于俄国格罗德省别洛斯托克市,是享誉世界的科普作家、趣味科学的奠基人。1959年,“月球3号”无人月球探测器传回了世界上靠前张月球背面图,其中拍的一个月球环形山就被命名为“别莱利曼”环形山,以纪念这位科普大师。
    别莱利曼从17岁时开始在报刊上发表文章。1909年大学毕业后,开始全力从事科普写作和教育工作。1916年,他用了3年时间,创作完成了其代表作《趣味物理学》,为以后一系列趣味科学读物的创作奠定了基础。别莱利曼一生共创作了105部作品,其中大部分是趣味科学读物。他的作品从1918年至1973年仅在俄罗斯就出版449次,总印数达1300万,被翻译成数十余种语言。对俄国乃至全世界青少年的科学学习都产生了深远的影响。
    别莱利曼的趣味科学系列丛书妙趣横生,而又立论缜密,是认可的很受欢迎、很适合青少年阅读的科普书。一些在学校里让学生感到十分难懂、令人头痛的物理问题,到了他的笔下,都好像改变了呆板的面目,显得和蔼可亲了。

    主编推荐

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    做一个了不起的科学少年!
    世界科普大师、趣味科学奠基人别莱利曼的代表作品,对全世界青少年科学学习产生深远影响的科普读物。入选世界十大科普读物。
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    内容简介

    本丛书是一套世界经典青少年科普读物。在书中,科普大师别莱利曼不仅向小读者们讲述了物理学、数学、天文学的常识和基础知识,还运用各种奇思妙想和让人意想不到的分析,为小读者解密科学谜题、解析科幻故事,激发小读者对学习科学知识产生更浓厚的兴趣,让小读者学会活学活用科学知识。
    通过阅读本书,读者不仅可以轻松爱上科学学习,还能激活无穷的科学想象力,掌握科学思维的技巧。同时,对各种生活现象与科学知识的内在联系也能产生深刻的认识。总之,这是一套通俗易懂、妙趣横生、引人入胜而又让人受益无穷的不错科普读物!

    精彩内容

        Chapter4恒星

        白天也能看到行星吗

        白天也能看到行星?是的。不过,没有夜晚观察得清晰,但天文学家们经常这么做。例如,白天的时候想要观察木星,只要望远镜的目镜半径不小于10厘米,就可以观察到木星,还可以区分出木星上的云状带。至于水星,白天反而比夜晚看得更清楚。因为在夜晚,水星在地平线以下,有时还可能受到大气层的影响,水星看上去很模糊,甚至根本看不到。但在白天,水星在地平线以上,观察起来比夜晚方便得多。

        观察行星并不是一件难事,有时用肉眼就可以看到。比如金星,在宇宙中,它被称为很亮的行星。在金星很亮的时候,我们用肉眼就可以直接观测到。法国天文学家弗朗索瓦?阿拉戈曾经讲了一个故事:“那天中午,空中出现的金星把人们的眼球全吸引了过去,拿破仑因此受到了冷落,这让他感到十分懊恼。”

        用肉眼观察金星的时候,不需要到空旷的地方,即便在都市的街头,一样可以观测到,而且可能效果更好,更容易发现它。这一点跟金星的亮度有关系,因为金星的亮度很好大,如果在街道上观察,道路两旁的高大建筑物会遮挡日光,使日光直射的威力小很多,这样,人们眼睛受到的损伤也更少,所以,观察起来更方便。

        由于用肉眼就可以观测到金星,因此在历史中有很多关于它的记录。比如,俄国的文献资料《诺夫哥罗德编年史》中记载有:1331年,白天观察到了金星。那么,白天看到金星有没有什么规律呢?根据科学考察,人们发现,差不多每隔8年,就可以在白天看到一次金星。

        如果读者朋友对宇宙感兴趣,并且喜欢观测行星,就应该记住8年才有一次的机会。这时,你不仅能看到金星,甚至能看到水星和木星。

        前面,我们提到了行星的亮度。于是,有人可能会问:金星、水星和木星到底哪个更亮呢?由于它们出现的时间不同,根本没法进行比较。天文学家们对此进行了观察研究,结果发现,五大行星的亮度由强到弱依次是:金星、火星、木星、水星、土星。

        在后面的章节中,我们会分别讨论它们的具体情况。

        无法画出来的太阳系

        世界上有很多东西无法用纸笔描绘出来,比如太阳系。有的读者可能会说,我们经常看到一些太阳系的图片呀。实际上,那根本不是完整的太阳系,甚至可以说那只不过是被扭曲的行星轨道图,行星本身根本无法在纸上表现出来。

        从本质上说,我们可以把太阳系看成一个很好大的天体,里面有一些微小的微粒,跟行星之间遥远的距离相比,它们的体积太小了。为方便研究,下面我们把太阳系和行星进行等比例缩小,并画在纸上,如图61所示。

        在1∶15000000000的比例尺中,地球只有别针头大小,其直径大概是1毫米,而月球的直径是毫米,并且距离别针头3厘米,太阳就大多了,直径大概是10厘米,跟地球的距离是10米。如果我们把这张纸看成一个大厅,那么太阳的大小就像一个网球,位于大厅的一角。在距离太阳10米的地方,地球如同一个小的别针头,位于大厅的另一边。可以看出,在整个宇宙中,中间很好空旷,行星占据的空间连冰山一角都算不上。虽然在网球和别针头之间还有水星和金星,但它们也都很好小,水星的直径大概是毫米,它在距离网球4米的地方;金星跟地球差不多大,也是一个别针头大小,它在距离网球7米的地方。可见,它们对整个大厅的布局没有任何影响。

        不过,我们不能忽略另一颗行星——火星,它的直径大概是毫米,在距离网球16米、距离地球4米的地方。平均每过15年,火星就会跟地球相互靠近一次。在太阳系模型中,火星的周围没有任何东西,但事实上火星有两颗卫星,如果同样等比例缩小,这两颗卫星的体积太小了,根本表现不出来。而且,在这个模型中,还有很多细菌大小的行星,它们围绕在火星和木星之间,距离太阳大概28米。

        实际上,木星的体积是很好大的,但在模型中,它的直径只有1厘米,差不多跟榛子一样,距离网球54米。在距离它3、4、7、12厘米的地方分别有4颗卫星,它们的直径大概是毫米,此外,还有一些细菌大小的卫星,它们距离木星不超过2米。在这个模型中,木星系统的半径大概是2米,而“地球-月球”系统的半径大概只有3厘米。

        说到这里,相信大家也明白了,要想在纸上把太阳系表现出来,简直太困难了。在这样的纸上,土星距离太阳100米,其直径大概是8毫米,它的光环宽约4毫米、厚约0.004毫米,在它表面1毫米的周围,分布着9颗卫星,分别沿着半径为0.5米内的圆圈运动;天王星的大小跟一颗绿豆差不多,它距离太阳196米;海王星跟天王星差不多大,但它比天王星距离太阳远多了,大概是300米;冥王星的半径比地球小一些,它距离太阳很远,大概是400米。

        此外,在这个模型中,还存在着很多彗星,它们也围绕太阳做椭圆形的运动。在公元前372年、1106年、1668年、1680年、1843年、1880年、1882年(这一年出现了两颗)和1887年都出现过彗星。每800年,彗星会绕太阳运行一周,距离太阳很近的时候不到12毫米,很远的时候是1700米。所以,要想把这些彗星也包括进模型中,这个模型的直径至少是3.5千米。在这么庞大的模型中,只有1个网球、2颗小榛子、2颗绿豆、2个别针头,以及3颗更小的微粒。

        所以说,想把整个太阳系等比例缩小在一张纸上是根本不可能的。

        水星上为什么没有大气

        行星自转一周的时间和大气的存在,乍一看似乎没有任何关系,其实它们关系密切。我们不妨以距离太阳很近的那颗行星——水星为例来分析一下这种情况。

        我们知道,有重力存在就会有大气。水星作为一个独立的行星,表面是有重力的,所以,它是可以存在大气的,而且大气的成分应该跟地球上的一样,只不过密度比地球上的小。在水星上,大气要想克服重力,速度至少大于4900米/秒,对于地球上的任何大气而言,是不可能达到这个速度的。

        事实是,水星上根本没有大气。跟水星一样,月球上也不存在大气,原因是一样的。由于月球围绕地球公转,水星围绕太阳公转,所以,它们总是只有一面朝向所环绕的天体。在水星上,朝向太阳的一侧永远是白天,另一面一直是寒冷的黑夜。由于水星距离太阳比地球距离太阳近多了,这个距离大概是太阳到地球距离的2/5。所以,水星上的白天很好炎热,它所受到的太阳光照的热力是地球的6.25倍。而它的另一面异常寒冷,人们通过实验得出,这一面的温度大概是-264℃。在昼夜交替的中间部分,时冷时热,时明时暗,这条狭长地带的宽度大概是23°。

        这就使得水星上根本不可能像地球一样存在大气。在水星黑暗阴冷的一面,由于气温很好低,气体都凝结成了固体,大气压力也变得很低;而在朝向太阳的那一面,由于气温很高,气体便膨胀,慢慢流向黑暗阴冷的那一面,而在到达黑暗阴冷的一边时,又会受到低气温的影响而固化,这样,水星上的气体便都变成了固体,并以这种形态存在于黑暗的一边,于是,整个水星上便没有了大气。

        月球上同样没有大气,也是由于光明一面的大气流到了黑暗的一面,很后变成固体,直至消失不见。在威尔斯的小说《月亮里的靠前批人》中,有这样的描写:“月球上也有空气,只不过这些大气先变成了液体,然后不断固化,只有在白天时才感觉得到。”对于这一说法,霍尔孙教授并不赞同,他说:“月球上根本没有空气,也不可能感觉到空气,因为在月球的黑暗面大气会固化,而在光明的一面空气会不断膨胀,并流到黑暗的一面,继续固化,所以,在月球上是不可能存在大气的。”

        在水星和月球上没有大气,这是科学的论断。但在金星上则存在大气,在它的平流层里,二氧化碳的含量超过了地球大气中含量的一万倍。

        金星什么时候很明亮

        相信大家都听说过高斯的名字,他是一位天才的数学家,在数学界创造过很多传奇。对很多人而言,可能只知道他是一位有名的数学家,其实,他也是一位狂热的天文爱好者。他曾经通过望远镜发现了金星的位置和形状,为了验证自己的发现,他还请自己的母亲来观察。晚上,星光灿烂,他带着母亲来到一架普通的望远镜前,本来,他只是想让母亲验证一下自己发现的那颗月牙形的金星,没想到,母亲给了他一个更大的惊喜。高斯自己观察的时候,只是发现了金星的位置和形状,并没有关心金星的位相。在望远镜里,母亲却发现了金星的位相,并且看到了金星的月牙是朝向相反方向的。这说明,跟月球一样,金星也有位相。

        通过研究,我们可以发现,金星的位相有自己的特点。如图62所示,当金星呈现月牙形的时候,视直径比它满轮的时候大多了。这是因为行星跟我们之间的距离会随着位相的变化而变化。地球距离太阳的平均距离是15000万千米,金星距离太阳的平均距离是10800万千米,容易得出,金星和地球之间的很近距离是4200万千米,而很远距离是25800万千米。

        当金星距离地球很近的时候,它的视直径优选,这时,它朝向我们的是阴暗的一面,因此我们观察起来反而不清楚。但随着金星离我们越来越远,它的形状会慢慢由月牙形变成满轮,视直径也越来越小。不过,需要指出的是,金星很明亮的时候,并不是在它满轮的时候,也不是在它视直径优选(64″)的时候,这两个时刻都不能观察到很明亮的金星。确切地说,金星很明亮的时刻是从它视直径优选时算起的第30天(此时金星的视直径为40″,月牙形宽度的视直径为10″),这时,它是整个天空很亮的星星,亮度相当于天狼星的13倍。

        是行星还是小型太阳

        在太阳系中,木星是优选的行星,如果把它分割成地球那么大的球,至少可以分成1300个,而且,由于它的引力很好大,在它周围环绕着成群结队的卫星。现在,天文学家发现木星的卫星至少有11个,其中优选的4个早在几百年前就被伽利略发现了,并分别用罗马数字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ来表示。其中,木卫Ⅲ和木卫Ⅳ并不比真正的行星——水星小。在下表中,我们列出了这4颗卫星跟水星、火星和月亮的直径大小比较。

        在图64中,我们用图画的形式直观展示了它们的大小对比。图中,优选的圆表示木星,左边的圆表示木星的4颗卫星;沿木星的直径排列的那些小圆表示地球;在大圆右边,紧挨着地球的小圆表示月球,它的右边依次表示火星和水星。

        需要注意的是,这并不是立体图,而是一张平面图,各个圆面积之比跟这些天体的真实体积之比并不对应。球体的体积跟它的直径的立方成正比,如果木星的直径是地球的11倍,那么,它的体积将是地球体积的1300倍。知道了这一点后,对于这张图中的画面,我们就不会产生错觉,从而正确体会到木星的真实大小。

        木星具有强大的吸引力,关于这一点,我们可以从它跟卫星之间的距离看出来,在下表中,我们列出了它们跟地球到月球的距离对比。

        从表中可以看出,木星系统的大小是地-月系统的63倍,迄今为止,还没有发现哪颗行星有这么庞大的卫星系统。

        因此,把木星比作小型的太阳并不是毫无根据。此外,木星的质量大概是所有其他行星质量之和的2倍,所以,如果太阳消失了,木星接近可以替代它的位置,换句话说,这时,木星将变成中心天体,它巨大的引力会使得其他行星围绕它旋转,不过,运行的速度可能会比现在慢一些。

        把木星比作小型的太阳还有一个依据,就是它的物理结构跟太阳很相似。组成木星的物质的平均密度大概是水的1.3倍,这跟太阳的密度(1.4)很好接近。不过,木星的形状很好扁平,所以,有科学家认为,木星应该有一个密度很好大的核心,而且,在核心的外面应该有一层很好厚的冰层和大气层。

        不久前,人们再一次证实了木星跟太阳的相似性。有科学家认为,木星并没有固体外壳,而且很快就会变成一个发光体。不过,这种看法很快就被否定了,科学家在测量了木星的温度之后发现,那些漂浮在大气上的云层温度很好低,竟然达到了-140℃!

        虽然我们不知道这一温度会表现出什么物理特征,比如说,在木星大气中的风暴现象、云状带以及红斑等。不久前,人们已经发现,在木星和它相邻的土星上,存在着大量的氮气和沼气,但是,要想全面了解木星,天文学家们要走的路还很长。

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