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tianlangTianlang  2021-06-29 18:00 天浪书屋 隐藏边栏 |   抢沙发  124 
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通俗天文学pdf-epub-mobi-txt-azw3
书名:通俗天文学
作者:[美]西蒙·纽康
格式:EPUB/MOBI/AZW3
标签:天文学 科普
ISBN:

内容简介:


美国天文学西蒙·纽康的经典天文学巨著,风靡全球的科普知识读本。

本书从宇宙结构讲起,介绍了天体的运行情况,包括太阳系、如何确定天体的位置、地球的周年运动等,进而讲述了观察天体的工具——望远镜——的发展变化,从最初的折射望远镜到反射望远镜,再到折反射望远镜,并新增了当下的光学望远镜、射电望远镜、太空望远镜等内容。

书中还详细介绍了耳熟能详的恒星、行星、星团、星系,以及彗星、流星、小行星等各种天体,并在最后新增了宇宙星系、探索地外生命章节,包括UFO、地球的起源、探索太阳系和银河系等,全面呈现了赖以生存的宇宙的主要构成形态以及各自的特点、宇宙的过去未来等丰富的天文学知识。

作者简介:


西蒙·纽康(Simon Newcomb,1835—1909)

《大英百科全书》称“纽康是那个时代最显赫的天文学家之一”。

美国天文学会创始人,是个能深入浅出地把学问做活了的明白人。

美国籍加拿大天文学家、数学家。1835年3月10日出生于加拿大的新斯科舍省,1858年毕业于哈佛大学,历任美国海军数学教授、美国航海天文历编制局局长、约翰霍普金斯大学数学和天文学教授,1897年担任美国数学学会会长,1899年任首届美国天文学会会长,1909年7月11日卒于华盛顿哥伦比亚特区。纽康一生获奖颇丰,荣获1874年英国皇家天文学会金奖,1890年英国皇家学会科普利奖,1898年太平洋天文学会布鲁斯奖。

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部分摘录:


天体的运行

星辰概况
在进入我们要讲述的主题之前,先来游览一番我们赖以生存的空间,这样更有利于我们简单地了解这个世界。展开你的想象,幻想自己从宇宙之外的一个点观察,而这个点需要在非常遥远的地方。想清楚地得到“遥远”这一概念,我们可以用光速进行测量。众所周知,光每秒的疾行速度大约为30万千米,也就是说,在钟表的两声“嘀嗒”之间,光就可以围绕地球环行七圈半。如果光到这个点需要行走100万年的话,那么我们选定的观察点就比较合适了。在这个遥远的点上,我们将处于完全黑暗之中,环抱我们的只有毫无星光、漆黑一片的浩渺天空。但是,有一个方向显露着它的特别,我们可以在那里看到一大片微弱的光,就像黎明前的一缕曙光,又犹如一片微云,占据着天空的一部分。其他方向似乎也有同样的斑驳光影,但并不是我们现在要讨论的。前面说到的那片光,那片“宇宙微光”才是我们的兴趣所在。飞向它,该用多快的速度可想而知,至少要比光速快100万倍才可能在一年之内到达那里——当然,这仅仅是一个思维游戏,事实上没有任何东西可以超越光速——我们离它越近,它在黑暗天空中就展开得越大,直至覆盖了天空的一半,仅余我们身后的一片漆黑。

在到达这一阶段之前,我们可以看到在那片光雾之中出现了许多闪烁着珍珠般光亮的小点。继续向前飞行,这样的光点愈渐增多,不断地与我们擦肩而过并远远消失在身后,更多新的光点迎面而来,如同乘客在飞驰的列车上看到窗外不断掠过的风景与房屋。于是,身处其中的我们逐渐发现,这些光点就是夜晚看到的散布在天空中的星斗。如果我们用之前预想的超高速度穿越整片光云就会发现,除了散布在黑丝绒般的空中的各种色彩和形状的光雾与光云外,其他什么都没有。

但是,我们并不会急匆匆地穿越美丽的光云,而是先选择一颗星星,将我们的速度减缓,从而可以仔细地观察它。这只是一颗小小的星星,随着我们接近,它变得越发明亮起来。一段时间之后,如暗夜烛火;又一段时间之后,似乎可以映出影子;再过一段时间,它的光已经可以照亮书本了;又过了一段时间,星星的亮光耀眼夺目,热力如太阳一般。是的,它就是太阳!

接下来,我们再选定一个位置,对于我们刚刚的旅程而言,这个位置就在太阳的旁边,不过按普通的计量单位计算却已经在几十亿千米之外了。现在,我们仔细环顾四周,便能看到八颗如星星般的光点远近不同地分布在太阳周围。如果我们长时间观察这些光点,就会发现它们都在围绕着太阳运行,且绕行一周的时间长短不一,有的只需3个月,有的却要165年。这些光点与太阳距离的远近也有着巨大差异,最远的一颗比最近的一颗远大约80倍。

这些如星星般的东西就是行星,只要我们认真观察就会发现它们与恒星的不同——它们都是不透明的黑暗物体,不发光,只能借助太阳的光。

我们接着观察其中一颗吧。根据它们距离太阳远近的次序,我们选择了第三颗行星。从上方接近这颗行星——也就是从它与太阳的连线成直角的地方,越靠近,它就变得越大越明亮。当距离非常接近时,它看起来就像半轮明月——一半在太阳的照耀下异常明亮,另一半则隐于黑暗之中。再接近一些,被太阳照亮的部分持续扩大,并呈现出斑驳的光点。逐渐再扩大一些,斑驳的光点就化成了海洋和陆地,大约有一半表面被云遮住而看不到;隐在黑暗中的那部分,也呈现出一些不规则分布的明亮斑点,闪耀着如钻石般的光芒,这是人类在地球上的杰作——城市灯火。我们关注的这个表面在眼前不断延展,慢慢覆盖了越来越多的天空,直到最后我们看出这就是全部世界。我们落在上面,回到了地球。

上文讲述的这些,让我们了解到,飞越天空时凭肉眼看不到的那个点,当我们接近太阳时,它就成为一颗星;更接近一些,会发现那是一颗不透光的球体;最后,它成了我们现在居住的地球。

这趟想象的飞行旅途让我们明白了一个重要的事实:夜空缀满的星星大多数都是恒星,都是太阳。换句话说,太阳只是其中一颗恒星。相比之下,太阳还是同类恒星中较小的一颗,有很多恒星发出的光和热是太阳的几千甚至上万倍。倘若仅从恒星固有的内在价值来评价群星,那么看起来光芒万丈的太阳着实没有足以超越其亿万同类的杰出方面。我们之所以强调太阳的重要性以及它在我们眼中的伟大程度,都源自我们与它之间一种偶然的关系。

以上就是我们对这一伟大宇宙星辰系统的描述。从地面上看到的现象与想象飞行中的后半段看到的类似,天空中散布的繁星正是我们想象飞行中见到的那些星辰。我们从地面的位置仰望天空,与我们在遥远星空中的某一点上观测天空,其最大的区别就在于太阳和行星所处的突出位置。白天,太阳的万丈光芒遮蔽了漫天星辰。假设我们能在更广阔的区域截住太阳的光芒,就能看到星辰日日夜夜在空中闪烁。这些天体围绕在我们周围,恍然间地球就好似巍然立于宇宙中心,而这恰好符合我们祖先的猜想。

什么是宇宙
我们可以把在天空中看到的与在前面了解到的宇宙最大限度地联系起来。我们称宇宙空间物质的存在形式为天体,天体可以分为两类:一类由万千星星组成,它们的排列方式和外观与我们前面讲的一样;另一类则以一颗星星为核心,其他星星受它的某种力量影响而围绕它,这是所有天体中对我们来说最重要的一类。以太阳为中心主星,许多小星星环绕太阳而构成的一个星群被称为太阳系。太阳系有一个主要特征——与宇宙中众多星辰间令人惊叹的距离相比,它的范围实在太小了。以我们现在的了解,太阳系周围的辽阔空间什么都没有。即便我们可以从太阳系的一边飞越到另一边,并不会缩短前方的星星与我们的距离;即使到了太阳系的边缘,我们看到的星座形状也与从地面上看到的完全一样。

天体的大小和距离可以帮助你描摹出宇宙大致的样子,但我不想在这里列举太多数字,我们不妨来做一个宇宙模型,或许更有助于我们建立起概念上的认识。首先,在这个宇宙模型中,我们把居住的地球设想为其中的一粒芥子,对照这个比例,月球就只是仅有芥子直径1/4大小的一粒微尘,位于距离地球2.5厘米远的地方。我们再用一个大苹果来表示太阳,把它放在距离地球12米远的地方。至于其他行星,大小各不相同,从肉眼不可见的微尘到一粒豌豆都有,它们与太阳之间平均有着4.5米到360米的距离。我们可以想象一下,这些小东西开始围绕太阳慢慢旋转,如我们前面所讲,它们旋转一周所用的时间也不同,从3个月到165年不等。芥子(地球)每年围绕大苹果(太阳)转一圈,月亮会像好朋友一样陪着它绕大苹果(太阳)旋转一圈,同时,月亮还会绕着芥子(地球)旋转,一个月旋转一圈。

按照这个比例可以计算出,我们做的太阳系模型可以平放在2.6平方千米范围之内。在这个范围之外,即使我们能飞越比整个美洲大陆还宽广的距离,也看不到任何东西,偶尔只有一些彗星散布在模型边界。在更遥远的地方,我们还会碰到一颗最接近的恒星,这颗恒星就像我们的太阳,同样可以用一个苹果来表示。再远一些,还有这样的星系分布,但它们之间的距离基本和太阳与最接近它的恒星的距离一样。不过,按照我们的模型比例,在地球这么大的地方,能容纳下的也只有两三颗星星。

由此可知,在之前设想的宇宙空间中飞行时,像地球这么小的东西很容易被我们忽视,即使仔细搜寻,也不一定能够找到它。我们就好比在密西西比河谷上空飞行的人,想看清楚美洲大陆某个地方的一粒芥子。即使是那个代表光芒万丈的太阳的“大苹果”,也完全可能被忽视,除非它刚好离我们很近。

天空万象
星辰之间的距离太过遥远,仅凭我们的肉眼很难对宇宙的大小有一个清晰的认识,即便脑洞大开、充分想象也估算不出我们距离这些天体究竟有多远。如果我们能够通过眼睛发现星辰之间的距离,能够一眼看到恒星和行星表面的特征,那么宇宙的秘密早在人类开始对天空进行研究时就被发现了。只要稍加思考就会明白,如果我们站在距离地球足够远的地方,例如在地球直径1万倍的高空,我们将看不清地球的大小,在太阳的照耀下,只能看到一个一闪一闪的小点,与天上的其他星星一样。古人应该想象不出这样的距离概念,因此,他们一直认为所见的天体与地球截然不同。哪怕到了现代,我们仰望天空时,仍然不敢相信恒星比行星遥远千百万倍这个事实。看起来,所有星星似乎都分布在同一片天空。我们必须运用逻辑学和数学的原理,才可以真正了解天体真实的分布和距离的远近。

就是因为这样,我们才对天体之间距离的遥远没有认知,也就难以在心中形成与它们真实关系相符合的图像。 所以,读到这里,我提醒你们一定要集中注意力和想象力,如此,我才能够把这些复杂的关系尽可能用简单的方法表达出来,这对大家理解星辰的真实情况大有助益。

假设我们能将地球从脚下移走,让自己悬浮在半空中,就会看到太阳、月亮、行星和恒星环绕在我们周围,上下左右、东西南北都有。除此之外再也看不到其他别的什么了,而且如同我们之前所讲,这些天体看起来都与我们保持着相同的距离。从中心点以同样距离向周围分散在各个方向上的所有点,都一定位于同一个球面上,而所有天体就好似被安置在这个球面上一样。

天文学研究的对象是天体相对于我们的方位,我们看到的球体就仿佛真实存在于天文学中,这就是所谓的“天球”(celestial sphere)。在这种假设的基础上,地球不在我们脚下了,那么天球上的所有天体就都会停止运行,时间一天天过去,恒星停留在那里似乎丝毫不动。但只要认真对行星进行观察,我们便会发现,它们在几天或者几周内(观测的时间由各自情况而定)在悄悄地围绕太阳运行。这种情况并不能被马上发现。我们首先想到的,是这个天球由什么构成,那些天体又为什么可以固定在它的内部表面。古人应该也考虑过这个问题,他们将这个观点修正得更符合实际情况,也由此想象出许多天球嵌套在一起,从而形成天体的不同距离。

好了,让我们再把地球搬回来吧!接下来要考验一下大家的想象力,地球与天空的大小相比,仅仅是一个小点;但如果我们将它放在适当的位置上,它的表面就会遮挡住我们眼中的一半宇宙。就好像我们把一个有虫子的苹果放在房间,在小虫的眼中看到的就是被苹果挡住一半的房间。地平线上一半的天球是可以看到的,我们称它为“可见半球”(visible hemisphere);而另一半在地平线下被地球挡住的天球,则被称为“不可见半球”(invisible hemisphere)。当然,如果你想看到另一半球,通过环球旅行改变你在地球上的位置就可以了。

了解了前面这些情况,我要再次提醒大家集中注意力了。你们一定知道地球不是静止的,而是围绕着中心轴时刻转动,这样的旋转会让整个天球看起来似乎是在自东向西转。地球的这种自转和由此导致的星辰视觉转动被称为“周日运动”(diurnal motion),因为它们是一日一周的运动。

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这个人很懒,什么都没写

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