青少年不可不知的1000個文化曆史常識

第十一節 外星智慧

　　探索外星智慧的方法

　　自20世紀50年代以來，人類在不斷地探索地球以外的智慧生物，這些探索主要有以下三種方法：第一，通過接收和研究來自太空的電磁波信號。第二，利用宇宙飛船攜帶地球信息。早在1973年和1974年，美國就發射了“先鋒”10號和“先鋒”11號宇宙飛船，讓其飛出太陽係，並且捎帶了大量地球信息。第三，主動向太空發射信號。1974年11月16日，美國利用設在波多黎哥的直徑為305米的巨型射電望遠鏡，對準武仙座球狀星團發射了人類第一組信號，估計2.5萬年後可以到達那裏。

　　尋找外星智慧生命

　　2003年，運用全世界最大的無線電天文望遠鏡，美國科學家即開始了又一輪尋找外星智慧生命的行動。由伯克利加州大學宇宙科學實驗室首席科學家丹·魏爾錫默領導的一個研究小組，試圖觀察有可能代表智慧生命的150個無線電信號源—它們是從過去天文學家們搜集的數十億個信號裏分析篩選出來的。由於分析工作量極其龐大，這項工作從1999年開始，共有400萬誌願者加入。人類為尋找外星智慧生命，付出了不懈的努力。

　　星星為什麽會眨眼睛

　　長時間觀察星星的人也許會有一個疑問，許多星星一明一暗的，仿佛在調皮地眨著眼睛，可是像“啟明星”（也就是金星）的亮度卻毫無變化，這是為什麽呢？有人認為恒星的光之所以閃爍不定是由於它們在高速自轉，還有人猜想是恒星亮度發生了變化等等。其實，真正的原因並不是這樣的。原來，地球周圍有一層厚厚的大氣層，而且大氣層的疏密程度並不相同，離地麵越近空氣越稠密，而高空的空氣則是稀薄的。另外，大氣通常處於流動狀態，熱空氣不斷上升，冷空氣持續下降，以至相同地區的大氣疏密程度也在變化之中。當恒星發射的光線穿過地球大氣時，光線就會在這些不同密度的大氣層中被不斷地折射著，因而到達我們眼中的光線也就閃爍不定了。

　　金星之所以不眨眼睛是因為它離地球很近。用望遠鏡觀察會發現恒星一般都是點光源，而在太陽係中像金星這樣離地球較近的行星則是一個麵光源。麵光源經過大氣就會有許多折射點，同一時刻，各折射點雖然明暗不同，但整體並沒有發生太大的變化，所以就一直保持著同一亮度。這樣一來，我們可以利用這一差異初步斷定天上的星星哪顆是恒星，哪顆是行星了。

　　銀河係的形狀

　　夏夜的星空，銀河高懸，仿佛一條天上的河流。中國古人稱之為天河、河漢。在中國境內，可以看到銀河自天蠍座起，經人馬座特別明亮的部分，到盾牌座為止。閃閃的銀河引發世人無限遐想，但世人卻一直難見銀河的真麵目。17世紀，伽利略首先用望遠鏡觀察銀河。他發現，這是一個恒星密集的區域。接著英國人賴特提出了銀河係的猜想，而且還描繪出了銀河係的形狀。他假定，銀河係像個透鏡，連同太陽係在內的眾星體都位於其中。

　　巨大的銀河“飛碟”

　　18世紀，英國天文學家赫歇爾父子對賴特的猜想進行了驗證。他們發現銀河係中心處恒星很多，而離中心越遠恒星越少。他們的觀測表明，銀河係確是一個恒星體係，並且其範圍是有限的，太陽靠近銀河係中心。他們估計，銀河係中有3億顆恒星，其直徑為8000光年，厚1500光年，整個形狀像隻巨大的飛碟。1915年，美國天文學家卡普利研究了許多球狀星團的變化，發現太陽並不在銀河係中心。20世紀80年代，人們測得的數據表明，銀河係的質量相當於2000億個太陽的質量，直徑10萬光年，厚2000光年。

　　銀河係的核心在哪裏

　　人類對宇宙的認識也是在探索中前進的。古時候人們認為宇宙的中心就是人類居住的地球。16世紀，波蘭的哥白尼把地球作為一顆普通行星，把太陽作為宇宙中心天體。18世紀，英國的赫歇爾認為，太陽是銀河係中心。20世紀，英國的沙普利把太陽“流放”到銀河係的旋臂上，離銀河係中心有幾萬光年之遙。在太陽離開銀河係中心之後，誰坐鎮銀河係中心便成為天文學家關注的大問題。然而，銀河係中心充滿了塵埃。這層厚厚的“麵紗”，讓人難以窺視其中的奧秘。

　　一個黑洞

　　河係的核心在人馬座方向，這裏是恒星特別密集的區域，大約有1000億顆恒星擁擠在一起。由於銀河係中心核球的紅外線和射電波信號很強，人們推測它可能是質量極大的白矮星群。1971年，英國天文學家認為，核球中心部有一個大質量的致密核，或許還是一個黑洞，其質量約為太陽質量的100萬倍。20世紀80年代，美國天文學家探測到銀河係中心的幅射電源，這一結果說明銀河係中心可能是一個黑洞。

　　宇宙的歸宿

　　根據宇宙的大爆炸學說，我們的宇宙產生於200億年前，而且在不斷膨脹。這使得人們不禁要問，宇宙要膨脹到何時，宇宙的歸宿是什麽樣呢？宇宙論學者認為我們的宇宙有三種可能的歸宿：第一種情況是宇宙所包含的物質太少，引力無法遏止宇宙繼續膨脹，結果宇宙會永無止境地膨脹下去，我們稱這個宇宙為“開放宇宙”；第二種情況是宇宙擁有足夠的物質，使膨脹的速度逐漸降低，並最終在某一時刻將膨脹逆轉為“大壓縮”，這種宇宙稱為“封閉宇宙”；第三種情況介乎兩者之間，宇宙物質的平均密度剛好等於“臨界密度”。這時候，宇宙會繼續保持膨脹的狀態，不過膨脹的速度會隨時間而逐漸減慢。我們稱這種宇宙為“平坦宇宙”。

　　宇宙的循環運動

　　宇宙物質的運動是循環衍生的（生命隻是物質運動的一種形式）。據計算，任何恒星經過100萬億年都會與另一顆恒星接近一次。這樣恒星周圍的行星就會被撞出而流離失所。這時，90%的恒星逃離星係，剩餘者則形成一個大黑洞。新的粒子理論同宇宙的結局密切相關。新理論告訴我們，原子核內的質子可能不是永恒的物質，它的壽命是1億億億億年。如果真是這樣，經過1億億億億年後，隻剩下幾種基本粒子和黑洞了。

　　宇宙的年齡

　　說到宇宙的年齡，人類不能再用通常的尺度，不是用百萬年，而是用億年為單位。但對宇宙的年齡，科學家們隻是在推測和估算，還沒有找到一種絕對準確的方法。所以科學家們采用各種方法來取得能夠接近真實的結果。用同位素年代法測量地球、月球和太陽年齡是一種好方法。經測定，地球年齡為40億～50億年，月球年齡為46億年，太陽年齡為50億～60億年。運用這種方法測定宇宙年齡，天文學家布查測定的結果為120億年。球狀星團測定法是根據恒星演化理論來測算恒星年齡的一種方法，利用該法求得的宇宙年齡為80億～180億年。但是，人們對恒星進行觀測發現，最老的恒星年齡約200億年，因此，180億年的年齡是不夠的。那麽，宇宙的年齡到底是多少呢？

　　哈勃常數測定法

　　哈勃常數測定法是基於宇宙膨脹的觀測事實確立的。在一個不斷膨脹的宇宙中，測定膨脹速度可通過紅移量的測量來獲得。測出鄰近星係與地球的距離，再由此標定紅移與距離的關係，就可求得宇宙的年齡。由此可知，關鍵是測出鄰近星係與地球之間的距離。測量地球與鄰近星係距離的方法有兩種，但兩種方法最終求得的宇宙年齡都在100億～200億年之間。這就是宇宙存在的年限。

　　月球

　　月球是地球惟一的衛星，是離我們最近的星球，是人們用肉眼就能見到的芳鄰。自古以來，人類不斷探索月球上的秘密。月亮到底是怎麽形成的呢？這一直是人們追尋解釋的難點。最早的一種解說為“分裂說”。早在1898年，著名生物學家達爾文的兒子喬治·達爾文就在《太陽係中的潮汐和類似效應》一文中指出：月球本來是地球的一部分，後來由於地球轉速太快，把地球上的一部分物質甩了出去，這些物質脫離地球後形成了月球，而遺留在地球上的大坑，就是現在的太平洋。這一觀點很快就遭到了一些人的反對。他們認為，以地球的自轉速度是無法將那樣大一塊東西甩出去的。

　　俘獲說

　　這種假說認為，月球原來不過是太陽係中的一顆小行星。有一次，因其運行到地球附近，被地球的引力所俘獲，從此再也沒有離開過地球。還有一種接近俘獲說的觀點認為，地球不斷把進入自己軌道的物質吸積到一起，久而久之，吸積的東西越來越多，最終形成了月球。

　　同源說

　　這一假說認為，地球和月球原來都是太陽係中浮動的星雲，經過旋轉和吸積，同時形成星體。在吸積過程中，地球比月球吸積得要快些，因此地球要大些，成為“哥哥”。這一假說也受到了客觀存在的挑戰。通過對“阿波羅”12號飛船帶回的岩樣進行化驗，人們發現月球要比地球古老得多。有人認為，月球年齡至少應在70億年左右。

　　大碰撞說

　　這是近年來關於月球成因的新假說。這一假說認為，太陽係演化早期，在星際空間曾形成大量的星子，星子通過互相碰撞、吸積而長大。星子合並形成一個原始地球，同時也形成了一個相當於地球質量0.14倍的天體。這兩個天體在各自演化過程中，分別形成了以鐵為主的金屬核和用矽酸鹽構成的幔與殼。一次偶然的機會，小的天體以每秒5千米左右的速度撞向地球。那個小的天體被撞擊破裂，矽酸鹽殼和幔受熱蒸發，膨脹的氣體以極大的速度攜帶大量粉碎了的塵埃飛離地球。飛離地球的氣體和塵埃通過相互吸積而結合起來，形成全部熔融的月球，或者是先形成幾個分離的小月球，再逐漸吸積形成一個部分熔融的大月球。

　　隕石

　　隕石就是通常人們說的石質的隕星。它是流星體自宇宙太空落到地麵上的殘骸。闖入地球大氣層的諸多流星體在進入大氣層時，由於有些流星體質量較大，在經過與地球大氣劇烈的摩擦後未能充分燃盡，最後墜落到地球表麵成為隕石。有的大隕石在下落過程中，一方麵發出轟隆巨響，一方麵爆發出巨大火花，甚至分裂成無數碎塊，如暴雨、冰雹一樣傾瀉於大地，這就形成了我們通常說的隕石雨。

　　隕石的墜落

　　世界上的隕石事件非常多，下麵是比較典型的事例。1947年2月12日上午10時左右，在蘇聯海參崴以北的錫霍特·阿林山區，蔚藍的天空突然出現了一個像滿月那麽大的火球，放射著耀眼的光芒。它一麵爆燃發射出火花，一麵發出轟隆巨響，自北向南以極快的速度飛馳而過。接著，發生了大爆炸，巨大的煙柱拔地而起，濃煙升到30千米左右的高空，一塊大隕石墜落在山林中。周圍村子裏許多人家的玻璃窗被震得粉碎，人們驚恐萬分。1976年3月8日下午，中國吉林省吉林市的近郊，發生了一次大規模的隕石雨，其規模之大居國內之冠。其中最大的“吉林1號”隕石，重1.77噸，是目前世界上最重的石隕石。

　　巨大的隕石哪裏去了

　　1891年，在美國亞利桑那州巴林傑發現了一個直徑為1280米、深180米的巨大坑穴，坑周圍有一圈高出地麵40多米的土層。它是怎樣形成的呢？人們迷惑不解，幹脆叫它惡魔之坑。後經學者們考證，這是個隕石坑，是距今2.7萬年前，一個重達2.2萬多噸的隕石以5.8萬千米的時速墜落在地球時衝撞而成的。然而奇怪的是，這個龐然大物給人們留下了一個大坑和坑邊幾塊隕石鐵片後便沒了蹤影。有人估計隕石就落在坑下幾百米的地方，可是誰也沒有去挖出它來加以證實。

　　神秘的隕冰

　　墜落到地球上的隕石已使科學家非常驚奇，但更使科學家困惑不解的是地球上還出現了隕冰。1990年3月31日上午9時53分，中國江蘇錫山市鴻升鄉璞家裏村的三個農民正站在一起聊天，忽然聽到啪的一聲，前麵突然出現了一大堆冰，其中最大的一塊竟有40厘米長。這些冰塊有淺綠的光澤，質地細密，在陽光下呈半透明狀。事後，有關部門做了調查分析，確認這些冰是從天上掉下來的隕冰。天文學家認為隕冰極有可能來自地球以外的太空。它應該是彗星的彗核部分的碎塊。但是，這種隕冰在很短時間內在一個地區降落多次是非常少見的。甚至有人認為，地球上的水主要就是由這些隕冰帶來的。

　　日食

　　月球在繞地球運行的過程中，有時會走到太陽和地球的中間。月球的影子落在地球的表麵上，在影子裏的觀測者就會看到太陽被月球遮蔽的現象，這叫作日食。日食開始時，在太陽的邊緣，由月影產生一個小小的缺口，這意味著月球已開始“侵占”太陽表麵了。這個小缺口在逐漸增大，直到約一個半小時後，太陽的表麵幾乎完全被“侵占”，隻剩一條娥眉月形的亮帶。這是日食的偏食階段。接下來直到日全食發生的幾分鍾是很壯觀的：氣溫驟然下降、天空變暗，群星浮現，一團淡黃色的薄霧籠罩著遠方的地平線。鳥兒們由於突然來臨的黑暗而不知所措。一切都好像在刹那間肅靜了下來。

　　日食的觀測

　　觀測日食時必須考慮有效的減光對策，可以采用以下幾種辦法：其一，找一個臉盆，裏麵盛滿水，再放入些墨汁，然後從臉盆裏看太陽的倒影。其二，找塊玻璃板，用煤油燈把它熏黑，隔著這塊熏黑了的玻璃板看太陽。第三，找幾張照相底片，把它們重疊起來，日食的時候隔著這些底片看太陽，用這種方法可以根據太陽光的強弱隨時增減底片張數。

　　極光與白光

　　極光，是地球北極和南極特有的自然現象。根據觀察，它多發生在高緯度地區，特別是極地上空800～1200千米的地方。所以，緯度高的國家，如俄羅斯、挪威、加拿大北部，平均每年上百次看到極光。極光，一般在地球極地的天幕上輝映著各種色彩的光弧。它很像探照燈的光芒劃破夜空，有的像條條彩帶隨風飄舞，有的像一湖月光，有的像珠寶晶瑩閃亮。而光弧的顏色也是有紅有綠，有藍有紫，有明有暗，構成一幅十分美麗的自然圖景。

　　極光的形成

　　極光是怎樣形成的呢？極光之源在哪裏？一般認為，極光的形成與太陽活動、地球磁場以及高空天氣都有關係。太陽，是一個龐大的、熾熱的、並不平靜的恒星。太陽裏麵不斷發生熱核聚變反應，釋放出大量的能量。太陽活動的結果是向宇宙空間噴射出大量的帶電粒子。這些帶電粒子像來自太陽的一陣巨風（太陽風），衝進地球外圍的大氣層。由於地磁場的作用，它們集中到地球的南極和北極上空。大氣中的各種氣體分子受到這些帶電粒子的激發，便產生發光現象，這就是極光。

　　南極“白光”

　　1958年，一架直升機在飛過南極埃爾斯沃斯基地的上空時，一道強烈的白光閃過駕駛員的眼前，他的眼睛立刻失明，飛機也因失去控製而墜毀。許多勇敢的探險家在南極也曾遭遇過這種“白光”而命喪南極。其中智利的南極探險家卡阿雷·羅達爾就是一例，隻不過他僥幸活了下來。神奇的白光聽來讓人心生恐懼，那麽它究竟是一種什麽現象，又是由什麽引發的呢？

　　白光的形成

　　南極大陸終年被積雪覆蓋，而積雪反射太陽光的能力很強，特別是剛下的雪，其雪麵的反射率可達到95%。通常，雪麵散射太陽光進入人的眼睛裏，而不是直接反射太陽光進入眼中。但是，在積雪表麵微微下窪的地方，就有可能出現“白光”，這是由於這裏反射的太陽光聚集得更集中、更強烈。

　　極晝極夜

　　神秘籠罩下的南極和北極總是讓人捉摸不透，在這裏演繹著太多的奇聞，極晝和極夜即是其中之一。顧名思義，極晝就是一天24小時都是白日，反之則是極夜。出現“極晝”時，南極或北極的日出是非常奇特的，太陽始終在地平線附近。當太陽升上地平線，再上升到一定位置後，會慢慢再落入地平線。在“極夜”時，天空並不是我們想象的漆黑一片，而是在月光和星光的照射下，顯得格外明亮。