天文學的基礎知識（四） （轉載）

天文學的基礎知識（四） （轉載）88個星座的總名單?　　對天文學家而言，星座更像是國家的疆界。星座本身並不包含科學知識，它們只是人為強制划出的邊界。全天一共88個星座，星座是古人把天上的星星用假想的線連在一起想像成的形象。但地球是個球體，所以在北極點上永遠看不到天赤道以南的星座，在南極點永遠看不到天赤道以北的星座。換句話說，越靠近兩極，能看到的星座就越少，在赤道上可以看到全部88個星座。星座的具體名字如下：仙女座、唧筒座、天燕座、寶瓶座、天鷹座、天壇座、白羊座、御夫座、牧夫座、雕具座、鹿豹座、巨蟹座、獵犬座、大犬座、小犬座、摩羯座、船底座、仙后座、半人馬座、仙王座、鯨魚座、堰蜓座、圓規座、天鴿座、后髮座、南冕座、北冕座、烏鴉座、巨爵座、南十字座、天鵝座、海豚座、劍魚座、天龍座、小馬座、波江座、天爐座、雙子座、天鶴座、武仙座、時鐘座、長蛇座、水蛇座、印地安座、蠍虎座、獅子座、小獅座、天兔座、天秤座、豺狼座、天貓座、天琴座、山案座、顯微鏡座、麒麟座、蒼蠅座、矩尺座、南極座、蛇夫座、獵戶座、孔雀座、飛馬座、英仙座、鳳凰座、繪架座、雙魚座、南魚座、船尾座、羅盤座、網罟座、天箭座、人馬座、天蠍座、玉夫座、盾牌座、巨蛇座、六分儀座、金牛座、望遠鏡座、三角座、南三角座、杜鵑座、大熊座、小熊座、船帆座、室女座、飛魚座、狐狸座。這個順序是按照88個星座的英文名字首字母排列的。最後再說一句，現行的星座主要起源於古希臘神話，而希臘是看不到南天的部分星空的。因此北天的星座以希臘神話中的英雄、怪物等命名的較多，例如獅子座、獵戶座等；而南半球的星空是在進入航海時代後才為北半球的人所知，因此多以那時剛出現的儀器命名，例如望遠鏡座、顯微鏡座等。　　出生月份、農曆與太陽星座的如何對應?　　出生月份與太陽星座的對應如下，由於天體運行的軌道與公曆曆法有差異，不同年份會前後相差1-2天，與中國農曆的二十四節氣各個「節」之間的距離吻合，節氣時間的計算準確至分鐘（並非子時開始），亦是星座的界線，每年均有差異。　　　　星座名稱黃道帶時間（一般認知）恆星時間太陽所在星座時間對應的農曆節氣　

　　　白羊座03月21日-04月19日04月15日-05月15日04月19日-05月13日春分-穀雨前一天

　　　　金牛座04月20日-05月20日05月16日-06月15日05月14日-06月19日穀雨-小滿前一天　　　　雙子座05月21日-06月21日06月16日-07月15日06月20日-07月20日小滿-夏至前一天　　　　巨蟹座06月22日-07月22日07月16日-08月15日07月21日-08月09日夏至-大暑前一天　　　　獅子座07月23日-08月22日08月16日-09月15日08月10日-09月15日大暑-處暑前一天　　　　處女座08月23日-09月23日09月16日-10月15日09月16日-10月30日處暑-秋分前一天　　　　天秤座09月24日-10月23日10月16日-11月15日10月31日-11月22日秋分-霜降前一天

　　　　天蠍座10月24日-11月21日11月16日-12月15日11月23日-11月29日霜降-小雪前一天

　　　　蛇夫座－－11月30日-12月17日　　　　射手座11月22日-12月21日12月16日-01月14日12月18日-01月18日小雪-冬至前一天

　　　　摩羯座12月22日-01月19日01月15日-02月14日01月19日-02月15日冬至-大寒前一天　　　　水瓶座01月20日-02月18日02月15日-03月14日02月16日-03月11日大寒-雨水前一天　　　　雙魚座02月19日-03月20日03月15日-04月14日03月12日-04月18日雨水-春分前一天　　　　這只是時間表，12星座一般指的是黃道12星座（黃道帶時間），即沒有蛇夫座。

　　什麼是彗星?　　是星際間物質，俗稱「掃把星」。在《天文略論》這本書中寫道：彗星為怪異之星，有首有尾，俗象其形而名之曰掃把星。彗星是由冰和少量岩石組成的小天體，平均物質密度只有10-1000千克/立方米，天文學家們把彗星形象地稱為「臟雪球」。在一般的情況下，彗星都在太陽系的邊緣地區，這時即使被觀測到，也與極其微弱的恆星相似，看不出細緻的結構。但當其逐漸接近太陽的時候，由於太陽的熱輻射、太陽風和太陽光壓作用的加大，尤其當它進入火星軌道區域以後，表面物質揮發形成彗尾，表現出其獨特的結構。　　彗星有多少顆?有什麼作用?

　　迄今發現的彗星共有1800多顆，它們中的大部分和我們僅有一面之緣，匆匆繞過太陽後，便沿著拋物線或雙曲線一去不返了。科學家們一直對彗星感興趣，因為彗星被認為是我們太陽系裡最古老最原始的天體，其物質構成與太陽系形成前的星雲類似。這種星雲後來坍塌形成太陽和行星，因此它含有46億年前太陽和行星形成時的塵埃和氣體。科學家們認為，形成地球生命的原始物質很可能是在彗星撞擊地球時帶到地球上來的，彗星為科學家研究太陽系和地球上生命的形成提供了一個窗口。

　　彗星的起源?

　　彗星的起源是個未解之謎。有人提出，在太陽系外圍有一個特大彗星區，那裡約有1000億顆彗星，叫奧爾特雲，由於受到其它恆星引力的影響，一部分彗星進入太陽系內部，又由於木星的影響，一部分彗星逃出太陽系，另一些被「捕獲」成為短周期彗星；也有人認為彗星是在木星或其它行星附近形成的；還有人認為彗星是在太陽系的邊遠地區形成的；甚至有人認為彗星是太陽系外的來客。　　什麼是哈雷彗星?多少年能觀察一次彗星?　　是以英國天文學家哈雷命名的，哈雷彗星每76年回歸一次，絕大部分時間深居在太陽系的邊陲地區，即使用現代最大的望遠鏡也難以搜尋到它的身影。地球上的人們只有在它回歸時有三四個月的時間能夠見到它。一般來說，人的壽命只有70歲左右，因此一個人很少能兩次看到哈雷彗星。只有一些「老壽星」才有這種機會，第一次看到它是在牙牙學語的幼年，而第二次看到它就到了步履蹣跚的晚年了。1910年哈雷彗星非常亮，達-3.3等;1986年哈雷彗星星很暗，幾乎看不到。

　　彗星的公轉周期是多少?

　　哈雷彗星的平均公轉周期為76年，但是你不能用1986年加上幾個76年得到它的精確回歸日期。主行星的引力作用使它周期變更，陷入一個又一個循環。非重力效果（靠近太陽時大量蒸發）也扮演了使它周期變化的重要角色。在公元前239年到公元1986年，公轉周期在76.0（1986年）年到79.3年（451和1066年）之間變化。最近的近日點為公元前11年和公元66元。哈雷彗星在眾多彗星中幾乎是獨一無二的，又大又活躍，且軌道明確規律。這使得Giotto飛行器瞄準起來比較容易。但是它無法代表其他彗星所具有的公性。

　　簡述天文學發展的歷史?

　　1.許多早期的關於宇宙的看法都是將地球擺在所有物體的中心。從古希臘到印度和中國，許多文化發展了地心說或者被稱之為地球中心論這樣的對宇宙的觀點。這個幻想畢竟很強烈。地球感覺上非常像是固定的，天上的光每天每夜都繞著它轉。

　　2.最先受亞里士多德影響，許多古希臘人區分了天地的領域：天在上面地在下面。對於亞里士多德來說，地球上的所有東西都由四種元素組成：土地，空氣，火和水。天上的太陽，月亮和已知的五大行星也被裝在了水晶球里。這些球體被包含所有恆星的天球包含。它們都繞著地球轉圈。它們必須作圓軌道運動，亞里士多德說，因為圓是完美的。而天上的東西都是以完美的方式運動。這些天體和它們的水晶球是由五種元素組成的，或稱為五種精華。在它們下面屬於地球的領域。有一條恆定的規律，就是出生，死亡和腐爛。但是在天空的領域，所有的東西的都是純凈的，無瑕疵的，永恆不變的。天上在外表上看永遠是平靜的，不變的。一切都是完美的。　　3.亞里士多德的宇宙圖是優雅的，但是不夠精確。古中國的天空觀測者不知道亞里士多德的這些論斷，因此也沒有受到亞里士多德的影響。他們觀測並且記錄下了天空的變化。這些包括被假設為無瑕疵的太陽上的黑子的出現和消失。彗星像掃把一樣划過天空，客星突然間發光，以至於白天也能看到。（西方人肯定也看到過這種現象，但是當時最好的做法是保持沉默，不要讓自己的言論與哲學的偉人們矛盾）如果出現一次觀測，非常明顯並且非常持久，那麼就不可能忽略掉它。　　4.一些行星的表現不夠「規矩」。經常搞觀測的人都知道在一定的時間在自己軌道上運行的火星，木星，土星會停止它們一貫的向東行進而改為一個U形的彎運動。即有的時候向西運動，然後再作一個U型彎運動。最後才改回到原來的向東行進。更糟糕的是，這些退行，環形或者Z型運動幾乎沒有相同的形狀和大小。為了保留亞里士多德的天體運動的假設，大量的天文學家，哲學家和數學家在試圖保留亞里士多德的「宗教」假設（天上的物體必須做完美的圓軌道運動）的前提下試圖解釋這個複雜的運動。

　　5.托勒密的複雜天球機器。公元二世紀，一位希臘的數學家，天文學家托勒密繼承了亞里士多德的理論體系，並且在外層行星的大球上加了一些小球（本輪）。這樣表示外層的行星在小球上運動，而它們的中心又在主水晶球上繞著地球轉動。加上的這些小球（總共有80個）是為了解決觀測上出現的退行現象。用這種聰明的方法，托勒密和他的同事們就既能解釋外層行星的退行現象又能使它們符合圓周運動。這種模型在西方整整統治了14個世紀。　　6.在16世紀，一個羞澀的波蘭傳教士發起了革命，並且改變了宇宙。在接下來的幾個世紀里，仍然有人對托勒密的大環套小環的複雜模型不滿意。尼古拉斯哥白尼有著數學功底和敏銳的洞察力，他準備做點什麼。他意識到他可以去除掉托勒密系統中的本輪，只要通過一點點改變就能使這個複雜的系統變得簡單得多。這個辦法就是把地球從中心的位置剔除，把太陽放在那裡，並且讓地球也像其他行星一樣繞著太陽轉。這樣的解決辦法很簡單，但是要藉助大量的數學。這就是所謂日心說的宇宙模型。

　　7.托勒密體系之所以很長的時間內都有很高的地位是因為宗教原因。哥白尼很小心，他沒有立即站出來說他的新觀念是正確的。因為那樣只能使當權者不高興，甚至威脅到自己的健康。他只是簡單的把它帶給世界，作為一本「數學練習」帶個羅馬教皇統治下的世界。因為不準備去冒險，哥白尼直到去世的時候才將它發表。　　8.義大利天文學家伽利略找到了支持哥白尼模型的證據。對亞里士多德和他的追隨者們，科學頂多是建立在科學實驗的純粹推理上。而對於伽利略來說，證據就在布丁里，如果你想知道天空的機制是什麼，你的布丁就在天上。聽說了一種可以使遠處物體在近處看的很清楚的裝置（望遠鏡）之後，伽利略造了許多自己設計的望遠鏡，並且把它們對準了天空。他記錄下月亮其實很不完美，不像眾多哲學家相信的那樣，月亮上既有高山又有深谷。伽利略還記錄了太陽的黑子。並且發現了木星的四顆衛星。最後，他觀測了金星，它像地球的衛星月亮，並且也有相的變化。這個發現聽起來就是亞里士多德和托勒納米體系的喪鐘。因為能看到金星的相的變化，金星就必須繞著太陽轉，而不是地球。然而伽利略的發現在他的那個年代並不受歡迎。更喜歡亞里士多德和托勒密體系的教廷迫使他放棄自己的觀點，並且在他的後半生軟禁了他。

　　9.兩位與伽利略同時代的人也幫助摧毀了亞里士多德的水晶球系統。伽利略有力的打擊了亞里士多德的宇宙體系，並且證明了哥白尼的理論是正確的。但是即使是哥白尼也沒有完全拋棄宇宙中所有的運動都是圓運動的觀念。第谷，伽利略同時代的一個人，在他的工作里沒有使用望遠鏡，但卻給出了那個年代行星運動最精確的測量法。他的合作人，稍微有點神秘兮兮但卻是一位精明數學家的開普勒，通過觀測來檢查行星運動。他的工作比任何前人做的都要好。　　10.開普勒首先提出行星繞太陽作橢圓軌道運動。當他檢查第谷數據的時候，他意識到行星不能像人們想像的那樣繞著太陽作圓軌道運動，取而代之的應該是橢圓軌道運動。開普勒還提出了今天所有行星遵循的行星運動三大定律。下面是開普勒的行星運動的三大定律：　　1)行星繞太陽作橢圓軌道運動，太陽在橢圓的一個焦點上。　　2)行星不是以恆定速度繞太陽運動的，行星距離太陽越近，運動的越快。　

　3)距離太陽越近的行星，它繞太陽轉一圈所用的時間就越短。　　11.一個叫伊薩克牛頓的天才把開普勒的工作推進了一步。在伽利略去世的那年，伊薩克牛頓出生了。開普勒提出了行星繞太陽作橢圓軌道運動而不是圓軌道運動，這符合事實，但他自己卻不知道為什麼。牛頓發明了數學的一個分支——微積分學，並且以它為工具，以一種今天我們稱之為引力的力來解釋物體的運動。

　　12.牛頓很可能從來沒有像傳奇中說的那樣被蘋果砸到。但是他很可能確實看到過蘋果從樹上掉下來，這激發了他對引力的思考。那麼這種看不見的力既然能到達樹上把蘋果拉到地上，為什麼它不能到達月球把月球拉到地球上來呢？用數學描述引力的行為，牛頓可以證明相同性質的力確實控制著蘋果，月球以及宇宙中其他所有運動物體。通過極其敏銳的洞察力，牛頓說明了引力是普遍存在的力，並且用數學語言給出了這個統治宇宙中所有運動物體的力的精確表達式。他不只說明了我們在地球上經受的物理現象與宇宙中其他地方也是一樣的，還表明了人類有能力了解這種力。　　13.除了萬有引力定律，牛頓還描述了三大運動定律。

　　1)如果沒有外力作用，一個物體將保持靜止或勻速直線運動。　　2)如果一個拉力或推力作用在一個物體上，它將改變物體的速度或速度的方向。　　3)如果一個物體對另一個物體施加力的作用，那麼它將受到等量的反向的力的作用。　　這些定理控制一切，從曲棍球到賽車，從宇宙飛船到繞太陽運動的行星。　　14.在20世紀初期，愛因斯坦又突破了牛頓的體系。在1913年，阿爾伯特愛因斯坦出版了他的狹義相對論。在書中，他表示牛頓定律在平時的低速世界裡是適用的，但在高速世界裡它就被破壞了，即當速度接近光速的時候。這個理論的一個基本假定是光速是不變的。光速與光源的運動速度和觀測者的運動速度無關。這看似荒謬，但已經被大量的獨立實驗證實。並且它引出了三個與觀測者速度相關的物理量---質量，長度和時間。舉例來說，一個以接近光速的飛船朝你飛來的時候，它的質量變大，在行進方向的長度變短，並且飛船上的時間與停在你旁邊的飛船相比慢很多。儘管同樣的奇怪，但這也被證實了，並且應用於現實的計算中。　　15.幾年過後，愛因斯坦出版了他的廣義相對論。廣義相對論解決牛頓力學裡引力的問題，並且指出一個物體影響它旁邊另一個物體的運動，不僅僅是因為引力，它的質量也彎曲了它周圍的空間。更進一步的還有，物體的質量不止影響空間，還會影響時間，使時間變慢。這同樣使人很困惑，但這已經被證實是一個很有效的理論。

　　116天文學的進步是很多人努力的結果。對於他的成就，牛頓說：「如果我比別人看得更遠，是因為我站在了巨人的肩膀上。」比牛頓早的時代和晚的時代里都有很多科學巨人，你可以閱讀他們的傳記或書籍來了解我們這個神奇的宇宙。

推薦閱讀：