关于宇宙的几个误解.doc

关于宇宙的几个误解易轩地球自转一圈是一天不对！严格说，一天是24小时，而地球自转一圈则是23小时56分4秒（忽略地球自转长期变慢等因素），它们并不相等地球自转一圈”的时间即为地球的自转周期，等于遥远（因而在天空中的位置保持不变）的恒星两次经过上中天时的时间间隔（在同一地点观测）而我们平常所用的公历中的一天（即24小时）是基于太阳的视运动而定义的，等于太阳（实际上是所谓“平太阳”——一个假想的在赤道上均匀运动的太阳）连续两次出现在上中天的时间间隔不过由于地球在自转的同时还在围绕太阳公转，如果在某地我们看到太阳正好在上中天，当地球自转一圈后，我们会发现此时的太阳（严格讲应为平太阳，为了简单起见我们不去管它）事实上还没有到达上中天，而是略微偏东一点，要再过3分56秒才到达上中天，导致这个差别的就是地球围绕太阳的公转天文学家已经测量出了地球围绕太阳公转一圈的时间是365.2422天，方向是自西向东，也就是说在地球上观测太阳时，会发现太阳在天球上相对于静止不动的遥远恒星背景每天往东移动360°/365.2422，即0.9856°/天，因此要想看到太阳再次出现在上中天，地球除了自转一圈外，还需要额外再转动0.9856°，所以，地球真正的自转周期应该是24×360°/（360°＋0.9856°）≈23小时56分4秒。

地球公转一圈是一年不对！天文学上的数据可不象中学数学题中给出的那么“漂亮”，而总是有些“不规则”，例如地球绕太阳公转一圈的时间就不是整数天，而是365.2422天而我们日常所用的公历中的一年则是365天（平年）或者366天（闰年），并不等于地球的公转周期其实，历法中之所以要设置“闰年”就是为了使得历法能与地球公转同步地球公转周期（365.2422天）在天文学上称为“回归年”，这也是草木枯荣、四季变换的准确周期，但由于它不是整数天，在使用时会造成些麻烦，总不能在元旦日的上午6点才宣布进入了下一个新年吧？于是天文学家们想出了设置闰年的办法：每400年设置97个闰年，能被400整除或者能被4整除而不能被100整除的年份就是闰年，闰年有366天，比平年多一天这么一来，公历年的平均长度就是（365×400＋97）÷400＝365.2425天，与真实的回归年非常接近了，要经历3300多年才会相差一天流星就是坠落的星辰相信每个小时候看到过流星的人当时都会有这种错觉：在漫天星斗中，一颗流星莹然划过，很容易让人以为它是一颗陨落的星辰事实上流星是流星体进入地球的大气层内发出光亮的现象，发生于距离我们只有70～120千米的高空，而天上的恒星离我们最近的也有4.3光年，而且流星体的大小与恒星更是不可同日而语，绝大多数的流星都只是沙子到谷粒大小的流星体造成的。

由国际天文学联合会给出的流星体定义是：运行在行星际空间的固体颗粒，体积比小行星小但比原子或分子大，英国的皇家天文学会则提出较明确的新定义：流星体是直径介于100微米至10米之间的固态天体通常一颗肉眼可见的普通流星，其流星体质量只在0.002克左右，0.4克的流星体就可划出0等的明亮流星，50克的流星体即可形成亮度超过－4等的火流星而通常只有质量大到十千克以上的流星体，才可落到地面成为陨石 大气折射导致月亮在地平线附近显得较大、升高后变小 这只是个错觉这并不是由于月亮自身的大小发生变化而造成的，也不是大气折射效应造成的，相反，这是由于我们的大脑使用视场中的信息来判断所见物体的大小而造成的当月亮位于地平线附近时，那里有树木、建筑物和其他东西可以被大脑使用来提供有关月亮大小的印象当月亮升上高空时，我们找不到类似的参照物，因此大脑无法提供它的大小的信息，从而形成了这一错觉事实上，月亮的视大小根本没有发生变化我们从这张摄影作品中就能看出端倪，照片中拍摄到的月亮从低到高都保持着同样的大小这种“月亮错觉”只是视觉错觉中的一种，不过我们现在还不敢说完全清楚了错觉的本质中学课本里那篇著名的“两小儿辩日”，也可以用“月亮错觉”来解释。

小行星带很密集小行星带(英文Asteroid belt)是位于火星和木星轨道之间的小行星密集区域，估计这里聚集着数十万颗小行星但和某些劣质科幻电影中岩石滚滚、星聚如麻的景象完全不同，真实的小行星带其实是相当空旷的虽然与太空中的其他区域相比，这里也算是个繁华的所在，但总的来说，仍然是“地广星稀”，平均而言，其中小行星之间的平均间隔约为200万千米！如果进行星际旅行，在穿越小行星带时能碰上一颗小行星，那可真称得上是“走运”了，因为发生这种事故的概率绝对要比地球上飞机失事的概率小得多　太阳的表面总是烈火熊熊我们可以把太阳想象成一个火球，但它并不像通常认为的那样烈焰飞腾火焰是物质燃烧产生的光和热，是能量的一种，它处于气态、固态、液态以外的等离子态，太阳温度极高，也处于等离子体态，从这个意义上说，太阳可以被视为一个火球但另一方面，太阳的表面非常复杂，我们肉眼所见的是太阳的光球层，而光球层虽然发出了光和热，却并不直接产生能量，这与木碳燃烧时发出火光和热量的情况完全不同事实上，太阳的能量来自于热核反应而不是我们通常所见的氧化燃烧，热核反应发生于太阳的最核心处，那里的温度高达1500万度，随着物质向外传递，它们逐渐冷却，但是光球层的温度仍然高达5500多摄氏度，足以发射出光学辐射。

而我们燃烧任何物质所产生的火焰都不可能达到这么高的温度，一块木碳燃烧时火焰的温度最高也不过三四百度太阳光球的辐射有点像一块烧红了的铁所发出的灼光，而没有火焰而只有光和热，只是光球层的温度要高得多，因此颜色也白得多图注：肉眼看到的太阳（光学波段，波长范围为400～700纳米），只是一个平平无奇的亮斑，并不似我们想象中的那样烈焰飞腾一个100亿光年外的天体，我们看到的是它在100亿年之前的样子 不对！但不全错根据大爆炸理论，由于宇宙正在加速膨胀，宇宙空间中任意两个天体（至少是星系尺度上）的距离正在不断增大这不仅仅是因为天体在运动，而且还在于空间自身也在扩张增大宇宙学家在计算星系的距离时，必须借助于宇宙学模型，正是这种数学模型能解算出空间的形状以及它怎样随时间而变化例如类星体PHL957，天文学家们测出了它的退行速度（绝大多数河外星系都在远离我们而去），并且计算出了它现在距离我们119亿光年，而根据宇宙学模型，他们计算出看到的是类星体在111亿年前的样子（当时的宇宙年龄为26.3亿年），也就是说它发出的光在被我们捕获之前只行进了111亿光年，注意，这8亿光年的差是由于空间膨胀造成的，而不是类星体的空间运动造成的。

星系的退行速度不能超过光速不对！可以超过光速，因为狭义相对论不适用于退行速度在膨胀的空间中退行速度会随距离而增大，超过一定的距离——哈勃距离，这个速度便大于光速了这并不违反狭义相对论，因为退行速度不是由空间中的运动产生的，而是由空间膨胀引起的 哈勃距离的定义为光在哈勃时间tH（哈勃常数H0的倒数1 / H0）内经过的距离，即：DH=c/H0，假如宇宙从诞生起一直以今天的膨胀速度匀速膨胀的话，那么宇宙诞生时的第一束光走过的距离就是哈勃距离现今的哈勃常数取H0＝71 km/sec Mpc，所以tH = 137 亿年，DH ＝137亿光年，这就是美国威尔金森微波背景各向异性探测卫星（WMAP）于2003年公布的宇宙年龄和宇宙大小根据哈勃定律，星系的退行速度V＝H0Dp0 ，其中Dp0为该星系今天离开我们的固有距离，按照这个定律求出的星系退行速度，完全不同于狭义相对论的速度，由于固有距离Dp0可以超过哈勃距离DH ，因此星系的退行速度是可以超过光速的月亮与地球的距离正在不断扩大，这是宇宙膨胀的必然结果 不对！尽管地球与月亮之间的距离正在以每年3.8厘米的速率在增大，但这和宇宙空间膨胀基本上是风马牛不相及的两件事。

精于计算的人也许会发现地月距离的增长速率（每100亿年半径增大一倍）在数量级上恰好和宇宙膨胀的速率（大约也是100亿年增大一倍）相当，不过天文学家们认为这只是个巧合月亮远离地球而去是由于潮汐力的影响当月亮运行到一定的位置时，它对地球上不同地方的引力的不同，使得海水涌向向着月亮的方向，海洋中其他地方的水位变浅，于是海水和陆地之间因相对运动而产生了巨大的摩擦力这种摩擦就象汽车的刹车一样，使地球的自转变慢，就如同地球经历了一次“刹车”不过，地球的惯性是相当巨大的，它的自转周期每隔62500年才长出1秒钟随着地球自转变慢，月亮就必然会逐渐远离地球，这是由一条称为“角动量守恒”的物理定律所决定的当然宇宙膨胀也会导致地月距离的增加，不过在太阳系这个“小”系统内，占主导作用的仍然是引力而不是导致宇宙膨胀的所谓“宇宙学常数”，宇宙学常数开始在太阳系内起明显作用，起码也是10万亿年之后的事情了 作者联系方式：李鉴，北京西城区西直门外大街138号《天文爱好者》杂志社，100044。