主题：【分享】天文学基础讲座

1996年11月美国发射了"火星全球勘测者"，在绕火星的轨道上研究火星表面、大气和磁场的情况。它还向地球发射无线电波，经过火星大气后到达地球，由此了解火星大气的温度、引力和化学组成。

    1999年1月3日，火星极地着陆器发射成功。然而，在飞行了11个月并登陆到火星上以后，就与地面失去了联系，宣告了这次航天活动的失败。

    欧洲空间局计划于2003年发射"火星快车"探测器考察火星，这标志着欧洲空间局在行星探测方面跨入了新纪元。它将由轨道器和着陆器组成。轨道器上有一个着陆器通信包用于支持国际上在2003年至2007年间开展的火星探测活动。

    从火星再向外，就是行星之中的庞然大物-木星了。美国的"先驱者10号"1973年12月4日在木星附近飞过，传来了木星和木卫的照片。它最后在1983年越过海王星轨道后成为飞出太阳系的第一个人造天体。接着，"先驱者11号"、"旅行者1号"、"旅行者2号"也相继飞越木星和木卫。在旅行者飞船拍摄的木星黑夜半球的图象上可以看到极光。有趣的是，在木卫一上发现了正在喷发的火山，喷发的高度达到30公里， 速度是每秒几百米到1公里。伽利略号飞船观测的结果显示木卫二和木卫四表面之下存在液态水海洋，有可能有生命存在，这无疑是一个令人兴奋的消息。

    "旅行者"飞船还发现了土星有射电辐射，频率在3千赫到1.2兆赫之间。1986年1月，"旅行者2号"飞船又测出天王星的自转轴和磁轴有很大的交角，达60度。飞船还拍摄了天王星卫星的照片，然后又拜访了海王星，发回了照片。

    值得一提的是，"先驱者"10号、11号携带了相同的地球名片-镀金铝板，上面有一男一女的裸像，以及太阳与九大行星位置的图象，同时表明它是从太阳系中第三颗行星上飞出去的。"旅行者"1号和2号探测器，各自带有一套"地球之声"的唱片，唱片上有照片、60种语言的问候语、35种各类声音和音乐。其中包括中国长城和中国人家宴的照片，粤语、厦门话和客家话，音乐中有中国的"流水"。人类希望有朝一日它们能被"外星人"收到。

    宇宙飞船不仅仅用于对太阳系内的大行星及卫星进行近距离观察。1985－1986年哈雷彗星回归过程当中，有5艘飞船对它进行了近距离观测，有许多令人惊奇的发现。例如，哈雷彗星的核并非人们想象的球状，而是椭球状，气体和尘埃从核的表面几个活动区域喷出。

你是靠抄挣分的高手，也挺不容易的，一片一片的贴过来贴过去。

欧洲空间局计划对7个短周期彗星进行空间探测。它们是"深空1号"（DS1）计划、"星尘"计划、"等高线"计划、"罗塞塔"计划、"深空4号"（DS4）计划。其中DS1和DS4计划是与美国国家宇航局合作的。

    于1998年10月发射的"深空1号"飞船，将飞越小行星3352号McAuliffe、火星、以及威尔逊－哈林顿彗星。飞船与彗星将于2000年6月相遇。DS1将以约15公里/秒的速度距彗核约500公里处飞过，对彗发、彗核进行观测。它首次采用了离子发动机。

    "星尘"在1999年2月发射，飞向怀尔德－2彗星，并将首次带回珍贵的彗星样品。

    "罗塞塔"将于2003年发射，对Wirtanen彗星及其环境进行长达近两年的仔细研究。9年之后，飞船与彗星相遇，总重20公斤的仪器将降落在彗星表面。这些仪器将采掘彗星表面和近表面样品进行研究，并用声波法探测彗星内部结构，研究周围等离子体与太阳风相互作用等。

    "深空4号"飞船将于2003年4月发射，于2005年12月进入环绕Tempel 1彗星的轨道，并于2006年4月将着陆器送上彗星表面作实验。最后，将彗星表面下不同深度的物质分装在3个不受外界影响的密封金属罐内，由着陆器的上半部将样品送回飞船。飞船于2010年5月将样品送回地球。

    宇宙飞船不仅频频远征，在近距离的地球轨道上也有许多卫星在为人类执行不同的任务。例如，通讯卫星及时传播世界上的讯息，资源卫星为人们寻找矿藏，气象卫星使天气预报更准确，军事卫星却使现代战争延伸到了太空。在1981年发射了世界上第一颗红外天文卫星。对于天文学上有重要意义的事件是1990年4月25日由美国"发现"号航天飞机送入太空的哈勃空间望远镜(HST)。它的目的是探测宇宙深空，了解宇宙起源和各种天体的性质和演化。尽管HST耗资21亿美元，但对天文学特别是天体物理学的推动是巨大的。在空间放置望远镜可以摆脱大气的干扰，没有大气消光的问题，同时因为没有大气，设计的望远镜可以达到衍射极限。它的镜面不受重力的影响，不会变形，望远镜有极高的分辨率。它是人类的千里眼，探索宇宙奥秘的利器。

以上提及的主要是美国和俄罗斯在航天领域取得的成就，那么，我国的情况是怎样的呢？

    我国在航天领域也有举世瞩目的成就。中国老一代航天科技工作者发扬中华民族勤劳智慧的传统美德，坚持独立自主、艰苦奋斗的方针，研制出了"长征一号"火箭，于1970年4月24日在酒泉发射了我国第一颗人造地球卫星-东方红1号，从此进入了航天大国的行列。

    建国50年来，我国航天工业取得了长足的进步。让我们来简要回顾我国的航天历史吧。1964年7月19日，成功发射了一枚生物火箭。1966年10月27日，导弹核武器发射试验成功。1975年11月26日，发射了一颗返回式人造卫星，3天后卫星按预定计划返回地面。这使得我国成为世界上第三个掌握卫星返回技术的国家。1980年远程运载火箭发射成功。2年以后，潜艇水下发射运载火箭获得成功。1984年4月8日，我国第一颗地球静止轨道试验通信卫星发射成功。1986年2月1日，我国发射了一颗实用通信广播卫星。20日，卫星定点成功。这标志着卫星通信进入实用阶段。1988年9月7日，中国发射了一颗试验气象卫星"风云1号"。这是我国自行研制和发射的第一颗极地气象卫星。1990年4月7日，我国的"长征3号"火箭把美国制造的"亚洲一号"通信卫星送入预定轨道，取得了为国外发射卫星的成功。中国载人航天工程1992年启动。1999年11月20日，在酒泉卫星发射中心用运载火箭发射了"神舟号"试验飞船，21日在内蒙古安然着陆，为我国的载人航天事业迈出了重要一步。载人航天技术是航天领域中技术难度最大的，在此之前，只有美国和俄罗斯掌握该项技术。在2010年以前，我们的宇宙飞船将有可能访问月球。2020年左右，我们将建立自己的空间站。然而，在取得累累硕果的同时，我们应该清醒地看到与美、俄两国存在差距，特别在星际探索领域有较大差距。我们期待我国航天工业再接再厉，创造新的辉煌！

    到目前为止，人类只登上了月球，这不能不说是一个小小的遗憾。展望21世纪，人类将插上科技的翅膀，在更加广阔的宇宙空间纵横驰骋！

恒星的"生"与"死"

中国科学院上海天文台 林清 举目望天，点点繁星引人遐思，至为深刻的莫过于宇宙的深远无尽和永恒不灭，然而那一颗颗闪烁的星星，果真永恒不灭吗？科学的答案是否定的，宇宙中形形色色的各种天体，包括和太阳一样发光发热的恒星，也是有它自己的"生命"历程的。     图1  M100  [img=232,179]file:///G:/WWW/www/JIANGZUO/IMG/图2.jpeg[/img] 图2 猎户座繁星 （一） 恒星的诞生地 图1是银河系之外一个遥远而美丽的星系，代号M100，我们的银河系与此十分相似，都是由千亿颗恒星组成的庞大天体集团。图中可以清楚地看到整个星系象一个扁平的盘子－星系盘，盘中缠绕着几条光亮的"臂"，称为旋臂。 在旋臂和旋臂之间，是一些暗弱的区域，科学分析表明，这里大多是炽热而高度电离的气体，其中气体压力很大，可以抵制气体在引力作用下的收缩倾向，所以这些区域不易形成恒星。而在旋臂中，气体的密度较大，离子、原子和尘埃颗粒之间的碰撞相当频繁，能有效地使气体"冷却"，并产生氢分子构成的气体云团―分子云。分子云的温度较低，通常仅为绝对温度10度左右，每一个云的质量大约相当于太阳的1000到10000倍。正是这些分子云的进一步碎裂和坍缩导致一群一群原始恒星的诞生。     图3 猎户座大星云 图4 鹰状星云 作为原始恒星诞生地的星际云团，最有名的当属猎户星座（图2）中间"三星"下方称为"宝剑"处的一团云雾，这便是著名的"猎户大星云"（图3），这其中有许多刚刚诞生不久的恒星和仍处于襁褓中的原恒星。图4所示的"鹰状星云"M16则是另一个著名的恒星诞生地。

（二） 恒星的诞生－星卵
作为恒星诞生地的星际气体云团十分稀薄而且温度极低，云团中与引力相抗衡的气体压力很弱，引力的作用使得云团缓慢地收缩。
超新星爆炸产生的冲击波或云团周围一些亮星向外喷射的高热气流（称为"星风"）都会使云团中出现不均匀的密度分布，造成云团中出现多个密度中心，这些密度中心周围的气体分别向这些中心收缩，形成一个个小云团。收缩过程中，小云团中心温度升高，旋转加快，密度越来越大，演变成中心有核，周围由盘状物质包围的形状，云团的表面温度一般为绝对温度2000－3000度，质量与太阳相仿，只发出红外辐射，不发射可见光，所以还只是恒星的胚胎，或形象地称之为"星卵"。
不同大小的云团演化快慢大不一样，象太阳这样典型大小的恒星，其处于星卵的状态的大约要维持100万年，在此期间云团继续复杂的收缩过程，中心温度则持续升高，一直到超过100万度，在这种极高的温度下将出现由氢原子核变成氦原子核的"核聚变"反应，这是恒星的根本特征，星球只有到了能由核聚变反应而释放能量，才算是真正进入了"成年恒星"的阶段，也只有此时才真正变得灿烂夺目。此时的恒星中心密度和温度都很高，巨大的气体压力足以抵抗引力收缩，所以恒星也不再继续收缩了，恒星的性质变得十分稳定，就象我们的太阳一样，恒星一生中90％以上的时间都处于这一阶段。

（三） 恒星的壮年－从主序星到红巨星
恒星发光发热的源泉是由氢原子核转变为氦原子核的核聚变反应，维持核反应的阶段就是恒星的壮年期，天文学上称为"主序星"阶段。质量不同的恒星维持核反应的时间大不一样，大质量恒星的核心温度更高，核反应消耗氢的速度比小质量恒星快得多，因此其生命历程相对来说要短得多，比如象10个太阳质量那样大的恒星只能维持一千万年左右的生命，而太阳却能维持100亿年。
太阳这样大小的恒星是宇宙中最为典型的，它们生命中80％－90％的时间都处在稳定的主序阶段，当中心的氢逐渐燃烧完后，一颗恒星的生命就接近尾声了。此时星体核心会迅速收缩，相反地，外层的氢却开始燃烧并迅速膨胀，这是恒星生命中一个十分有趣的阶段，星体的体积大大增加，比如太阳这样的恒星会膨胀数百倍，膨胀的结果导致恒星表面温度下降，颜色变红，同时其表面亮度却会大大增强，天文学上习惯于将光度（即恒星的本质亮度）大的天体称为"巨星"，因此这一阶段的恒星的典型特征就是"红巨星"
相对而言，"红巨星"阶段是很短暂的，此后由于核心的收缩导致温度进一步升高而引发氦原子核聚变为碳原子核的反应以及此后一系列更为复杂的核聚变反应，恒星快速地走向死亡。

四） 恒星走向死亡
恒星走向死亡的途径因其质量的不同而有很大的不同，象太阳这种中等质量的星体其死亡是比较"温和"的，在红巨星阶段之后，恒星的外壳一直向外膨胀，核心则持续收缩，发出紫外光或X射线，高能射线激发外层气体发出荧光，形成美丽的行星状星云.外壳气体逐渐消散在星际空间，成为下一代恒星的原料，而中心部分在收缩到一定程度后，停止了一切核反应过程，变成一颗冷却了的、密度却极大的白矮星，其中1个方糖大小的物质，重量可与一辆卡车相当。
质量较大的恒星走向死亡的途径往往是十分壮烈的，通常质量大于太阳8倍以上的星球，不会平静地演化为白矮星，而是引发一场震天动地的大爆炸，星体的亮度突然增亮几十倍甚至几百倍，这就是所谓的超新星爆发，星体粉身碎骨，核心遗留下来两种特殊形态的天体－中子星或黑洞。中子星的质量和太阳差不多，但半径只有10公里左右，可见其密度更比白矮星高得多了。超新星爆炸后，如果残留的核心质量仍较大，则会形成密度更为惊人的黑洞，任何物质甚至连光线都无法逃脱它强大的引力场，我们无法直接看到它，这也正是其名为"黑"的由来。

（五） 恒星的"生死循环"                                                               
正如动、植物的死亡将成为下一代生命的原料一样，恒星的死亡也都有一个共同的特征，即将其本体中的大量物质抛射到星际空间中，这些物质逐渐弥漫在宇宙空间中，以气体或尘埃的形式成为新一代恒星的原材料。同时正是在恒星的演化过程中通过核聚变形成了许多构成生命所必需的重元素，这些重元素在恒星死亡后弥散在宇宙空间中，才有可能导致象人这种生命的诞生。

恒星演化示意图

学到了很多知识，好