文 章

《星海求知:天文学的奥秘》:带你遨游深邃的宇宙

2023年09月11日   来源:百道网

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天文学看起来似乎遥不可及,实际上和我们息息相关。2023年9月,人民邮电出版社出版了《星海求知:天文学的奥秘》。这是一本面向大众的科普图书。在这本书中,介绍了宇宙中的各类天体,包括地球、月球、太阳系、银河系、黑洞、星团、星云、星系等,阐述了天体运动的规律。探讨了一系列的天文现象,比如暗物质和暗能量等等。也回顾了古人探索天文现象的历史。书中配有大量的星空照片,内容丰富,图文并茂,可以带领读者,感受宇宙的浩瀚无际,探索日月星辰的奥秘。

《星海求知:天文学的奥秘》
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出版社:人民邮电出版社
作者:苏宜
出版时间:2023年09月

作者苏宜,是南开大学教授,江苏南京人,1938年出生,1958年毕业于南京大学数学天文系天文专业。2010年,被评为全国优秀科技工作者和天津市优秀科技工作者。曾经担任中国天文学会第11、12届理事。2009年,获得国家级教学成果二等奖。2012年,获得中国天文学会成立90周年天文学突出贡献奖。2013年,获得天津市级教学成果一等奖。已经出版的著作有《天文学基础》《天文学新概论》《宇宙掠影》《文科天文》等。

书中讲到,古人通过长期观察星空,总结出了一套规律,发现了斗转星移。实际上斗转星移是星空中的两种运动的综合表现,用现代天文学的语言来说就是周日运动和周年运动的综合表现。周日运动就是指地球的自转,每一天从西向东,旋转一周。周年运动就是指地球围绕太阳,每一年,旋转一周。

地球每一天都会从西向东,旋转一周。人们在地球上,不觉得地球在动,却能看到太阳东升西落。也可以看到,星空在旋转,北斗七星绕着北极星旋转,一天转一圈。而且,天上其他的恒星,也都围绕着北极星旋转,也是一天转一圈。这个现象被称为“众星拱北”。

“北”就是北极星,也就是说众星都围绕着北极星旋转。但是,为什么别的星都绕北极星旋转,而北极星自身不动呢?这是因为,地球在自转的时候,有一个自转轴。这个自转轴就是穿过地球上南极点和北极点的一条直线。地球在自转的时候,就是围绕着自转轴在旋转。这个自转轴是不动的,它指向天空中的北极星。所以,北极星看起来也就不动了。

在地球上看到的周日运动,就是太阳东升西落,众多的恒星围绕着北极星,从东向西旋转。有一种可靠的方法,可以直观地看到天空中众多恒星的旋转方向。请大家伸出自己的左手,握成拳头,并且,竖起拇指。把拇指指向天上的北极星。在这个时候,另外4根手指所指的方向,就是星空周日运动的方向。由于地球是从西向东旋转,所以,从地球上看,整个星空都在从东向西旋转。

地球每一天都从西向东,自转一周,造成了地球上的昼夜更替。同时,每一年,地球都会围绕太阳公转一周。这就造成了地球上的四季更替。

在黄昏的时候,就可以看到天上的星辰。在天上的星辰刚刚出现的时候,观察北斗七星的斗柄所指的方向,就可以发现,在不同的季节,它的指向是不同的。据《汉书·艺文志》记载,在战国时代,有一部古书,书名叫做《鹅冠子》。在《鹅冠子》这本书中记载,北斗七星的斗柄指向东方的时候,地面上是春天。斗柄指向南方的时候,地面上是夏天。斗柄指向西方的时候,地面上是秋天。斗柄指向北方的时候,地面上是冬天。由此可见,至少早在战国时代,我们的祖先就已经知道,可以用北斗七星斗柄的指向,来确定一年四季了。这是古人长时期观察北斗七星的结果,也就是星空周年运动的表现。

周年运动是由地球围绕太阳公转引起的。如果我们长时间观察星空,就可以发现周年运动的规律。它主要表现为,每一颗恒星从地平线升起的时间,每天都要提早一点点,一个月提早约两小时,一年后重回原点。

在一年四季,看到的星座是不同的。以北半球的南方星空为例,冬季出现的标志性星座是猎户座,在我国叫做参宿。 夏季出现的标志性星座,西方叫做天竭座,房宿、心宿、尾宿都在天蝎座。

地球围绕太阳公转,还造成一年四季春夏秋冬的季节性变化。地球到太阳的距离大约是1.5亿千米,地球在固定的椭圆形轨道上,围绕太阳公转,一年转一圈。同时,地球绕着自转轴自转,每天转一圈。自转轴并不与公转轨道平面垂直,而是倾斜的,倾斜的角度约是23.5度。 在公转的过程中,自转轴倾斜的角度是不变的,而且,自转轴一直指向北极星。地球绕太阳公转加上地球自转轴的倾斜,这两个因素共同造成了一年四季的季节性变化。

地球自转轴倾斜的角度也叫黄赤交角。“黄”指地球绕太阳公转的轨道平面,叫做黄道面。“赤”指的是通过地球球心垂直于地球自转轴的一个平面,也就是赤道面。赤道面与地球表面相交的大圆圈,就是地球上的赤道。赤道面与黄道面的夹角就是黄赤交角。黄赤交角的大概值为23.5度。地理学中的南北回归线的纬度值,也就是南纬23.5度和北纬23.5度,就是来源于此。

地球公转的时候,自转轴倾角保持不变。在夏季的时候,地球的北极倾向于太阳,太阳正对的地球位置是北回归线。这个时候,北半球获得的太阳能量多于南半球。因此,北半球是夏天,南半球是冬天。半年之后,地球自转轴倾斜方向保持不变,地球的北极偏离了太阳,而地球的南极倾向太阳。这个时候,太阳光直射地球的南回归线,北半球获得的太阳能量就少于南半球。这样,北半球就成了冬季,而南半球成了夏季。而在春、秋这两个季节,太阳光直射的区域,刚好是地球的赤道区域。这个时候南半球和北半球,温度基本上是均衡的。由于地球在轨道上不停地公转,所以一年就有了春夏秋冬的变化。

在《星海求知:天文学的奥秘》这本书中,也介绍了银河系,还呈现了距离地球遥远的庞大的星系和星团,探讨了黑洞的奥秘,也谈到了暗物质、暗能量等前沿话题。给读者带来很多有趣的知识。

探索宇宙是人类永恒的追求,学习天文学知识可以扩展我们的视野。《星海求知:天文学的奥秘》这本书,是著名天文学家苏宜教授的新作。这是天文学的科普图书。在这本书中,用通俗易懂的语言,讲述天文学的知识,揭示宇宙的奥秘。同时,还有上百幅绚烂的天文图像。可以带领读者,开启一场奇妙的宇宙之旅。


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