青少年不可不知的1000个文化历史常识

第十一节 外星智慧

　　探索外星智慧的方法

　　自20世纪50年代以来，人类在不断地探索地球以外的智慧生物，这些探索主要有以下三种方法：第一，通过接收和研究来自太空的电磁波信号。第二，利用宇宙飞船携带地球信息。早在1973年和1974年，美国就发射了“先锋”10号和“先锋”11号宇宙飞船，让其飞出太阳系，并且捎带了大量地球信息。第三，主动向太空发射信号。1974年11月16日，美国利用设在波多黎哥的直径为305米的巨型射电望远镜，对准武仙座球状星团发射了人类第一组信号，估计2.5万年后可以到达那里。

　　寻找外星智慧生命

　　2003年，运用全世界最大的无线电天文望远镜，美国科学家即开始了又一轮寻找外星智慧生命的行动。由伯克利加州大学宇宙科学实验室首席科学家丹·魏尔锡默领导的一个研究小组，试图观察有可能代表智慧生命的150个无线电信号源—它们是从过去天文学家们搜集的数十亿个信号里分析筛选出来的。由于分析工作量极其庞大，这项工作从1999年开始，共有400万志愿者加入。人类为寻找外星智慧生命，付出了不懈的努力。

　　星星为什么会眨眼睛

　　长时间观察星星的人也许会有一个疑问，许多星星一明一暗的，仿佛在调皮地眨着眼睛，可是像“启明星”（也就是金星）的亮度却毫无变化，这是为什么呢？有人认为恒星的光之所以闪烁不定是由于它们在高速自转，还有人猜想是恒星亮度发生了变化等等。其实，真正的原因并不是这样的。原来，地球周围有一层厚厚的大气层，而且大气层的疏密程度并不相同，离地面越近空气越稠密，而高空的空气则是稀薄的。另外，大气通常处于流动状态，热空气不断上升，冷空气持续下降，以至相同地区的大气疏密程度也在变化之中。当恒星发射的光线穿过地球大气时，光线就会在这些不同密度的大气层中被不断地折射着，因而到达我们眼中的光线也就闪烁不定了。

　　金星之所以不眨眼睛是因为它离地球很近。用望远镜观察会发现恒星一般都是点光源，而在太阳系中像金星这样离地球较近的行星则是一个面光源。面光源经过大气就会有许多折射点，同一时刻，各折射点虽然明暗不同，但整体并没有发生太大的变化，所以就一直保持着同一亮度。这样一来，我们可以利用这一差异初步断定天上的星星哪颗是恒星，哪颗是行星了。

　　银河系的形状

　　夏夜的星空，银河高悬，仿佛一条天上的河流。中国古人称之为天河、河汉。在中国境内，可以看到银河自天蝎座起，经人马座特别明亮的部分，到盾牌座为止。闪闪的银河引发世人无限遐想，但世人却一直难见银河的真面目。17世纪，伽利略首先用望远镜观察银河。他发现，这是一个恒星密集的区域。接着英国人赖特提出了银河系的猜想，而且还描绘出了银河系的形状。他假定，银河系像个透镜，连同太阳系在内的众星体都位于其中。

　　巨大的银河“飞碟”

　　18世纪，英国天文学家赫歇尔父子对赖特的猜想进行了验证。他们发现银河系中心处恒星很多，而离中心越远恒星越少。他们的观测表明，银河系确是一个恒星体系，并且其范围是有限的，太阳靠近银河系中心。他们估计，银河系中有3亿颗恒星，其直径为8000光年，厚1500光年，整个形状像只巨大的飞碟。1915年，美国天文学家卡普利研究了许多球状星团的变化，发现太阳并不在银河系中心。20世纪80年代，人们测得的数据表明，银河系的质量相当于2000亿个太阳的质量，直径10万光年，厚2000光年。

　　银河系的核心在哪里

　　人类对宇宙的认识也是在探索中前进的。古时候人们认为宇宙的中心就是人类居住的地球。16世纪，波兰的哥白尼把地球作为一颗普通行星，把太阳作为宇宙中心天体。18世纪，英国的赫歇尔认为，太阳是银河系中心。20世纪，英国的沙普利把太阳“流放”到银河系的旋臂上，离银河系中心有几万光年之遥。在太阳离开银河系中心之后，谁坐镇银河系中心便成为天文学家关注的大问题。然而，银河系中心充满了尘埃。这层厚厚的“面纱”，让人难以窥视其中的奥秘。

　　一个黑洞

　　河系的核心在人马座方向，这里是恒星特别密集的区域，大约有1000亿颗恒星拥挤在一起。由于银河系中心核球的红外线和射电波信号很强，人们推测它可能是质量极大的白矮星群。1971年，英国天文学家认为，核球中心部有一个大质量的致密核，或许还是一个黑洞，其质量约为太阳质量的100万倍。20世纪80年代，美国天文学家探测到银河系中心的幅射电源，这一结果说明银河系中心可能是一个黑洞。

　　宇宙的归宿

　　根据宇宙的大爆炸学说，我们的宇宙产生于200亿年前，而且在不断膨胀。这使得人们不禁要问，宇宙要膨胀到何时，宇宙的归宿是什么样呢？宇宙论学者认为我们的宇宙有三种可能的归宿：第一种情况是宇宙所包含的物质太少，引力无法遏止宇宙继续膨胀，结果宇宙会永无止境地膨胀下去，我们称这个宇宙为“开放宇宙”；第二种情况是宇宙拥有足够的物质，使膨胀的速度逐渐降低，并最终在某一时刻将膨胀逆转为“大压缩”，这种宇宙称为“封闭宇宙”；第三种情况介乎两者之间，宇宙物质的平均密度刚好等于“临界密度”。这时候，宇宙会继续保持膨胀的状态，不过膨胀的速度会随时间而逐渐减慢。我们称这种宇宙为“平坦宇宙”。

　　宇宙的循环运动

　　宇宙物质的运动是循环衍生的（生命只是物质运动的一种形式）。据计算，任何恒星经过100万亿年都会与另一颗恒星接近一次。这样恒星周围的行星就会被撞出而流离失所。这时，90%的恒星逃离星系，剩余者则形成一个大黑洞。新的粒子理论同宇宙的结局密切相关。新理论告诉我们，原子核内的质子可能不是永恒的物质，它的寿命是1亿亿亿亿年。如果真是这样，经过1亿亿亿亿年后，只剩下几种基本粒子和黑洞了。

　　宇宙的年龄

　　说到宇宙的年龄，人类不能再用通常的尺度，不是用百万年，而是用亿年为单位。但对宇宙的年龄，科学家们只是在推测和估算，还没有找到一种绝对准确的方法。所以科学家们采用各种方法来取得能够接近真实的结果。用同位素年代法测量地球、月球和太阳年龄是一种好方法。经测定，地球年龄为40亿～50亿年，月球年龄为46亿年，太阳年龄为50亿～60亿年。运用这种方法测定宇宙年龄，天文学家布查测定的结果为120亿年。球状星团测定法是根据恒星演化理论来测算恒星年龄的一种方法，利用该法求得的宇宙年龄为80亿～180亿年。但是，人们对恒星进行观测发现，最老的恒星年龄约200亿年，因此，180亿年的年龄是不够的。那么，宇宙的年龄到底是多少呢？

　　哈勃常数测定法

　　哈勃常数测定法是基于宇宙膨胀的观测事实确立的。在一个不断膨胀的宇宙中，测定膨胀速度可通过红移量的测量来获得。测出邻近星系与地球的距离，再由此标定红移与距离的关系，就可求得宇宙的年龄。由此可知，关键是测出邻近星系与地球之间的距离。测量地球与邻近星系距离的方法有两种，但两种方法最终求得的宇宙年龄都在100亿～200亿年之间。这就是宇宙存在的年限。

　　月球

　　月球是地球惟一的卫星，是离我们最近的星球，是人们用肉眼就能见到的芳邻。自古以来，人类不断探索月球上的秘密。月亮到底是怎么形成的呢？这一直是人们追寻解释的难点。最早的一种解说为“分裂说”。早在1898年，著名生物学家达尔文的儿子乔治·达尔文就在《太阳系中的潮汐和类似效应》一文中指出：月球本来是地球的一部分，后来由于地球转速太快，把地球上的一部分物质甩了出去，这些物质脱离地球后形成了月球，而遗留在地球上的大坑，就是现在的太平洋。这一观点很快就遭到了一些人的反对。他们认为，以地球的自转速度是无法将那样大一块东西甩出去的。

　　俘获说

　　这种假说认为，月球原来不过是太阳系中的一颗小行星。有一次，因其运行到地球附近，被地球的引力所俘获，从此再也没有离开过地球。还有一种接近俘获说的观点认为，地球不断把进入自己轨道的物质吸积到一起，久而久之，吸积的东西越来越多，最终形成了月球。

　　同源说

　　这一假说认为，地球和月球原来都是太阳系中浮动的星云，经过旋转和吸积，同时形成星体。在吸积过程中，地球比月球吸积得要快些，因此地球要大些，成为“哥哥”。这一假说也受到了客观存在的挑战。通过对“阿波罗”12号飞船带回的岩样进行化验，人们发现月球要比地球古老得多。有人认为，月球年龄至少应在70亿年左右。

　　大碰撞说

　　这是近年来关于月球成因的新假说。这一假说认为，太阳系演化早期，在星际空间曾形成大量的星子，星子通过互相碰撞、吸积而长大。星子合并形成一个原始地球，同时也形成了一个相当于地球质量0.14倍的天体。这两个天体在各自演化过程中，分别形成了以铁为主的金属核和用硅酸盐构成的幔与壳。一次偶然的机会，小的天体以每秒5千米左右的速度撞向地球。那个小的天体被撞击破裂，硅酸盐壳和幔受热蒸发，膨胀的气体以极大的速度携带大量粉碎了的尘埃飞离地球。飞离地球的气体和尘埃通过相互吸积而结合起来，形成全部熔融的月球，或者是先形成几个分离的小月球，再逐渐吸积形成一个部分熔融的大月球。

　　陨石

　　陨石就是通常人们说的石质的陨星。它是流星体自宇宙太空落到地面上的残骸。闯入地球大气层的诸多流星体在进入大气层时，由于有些流星体质量较大，在经过与地球大气剧烈的摩擦后未能充分燃尽，最后坠落到地球表面成为陨石。有的大陨石在下落过程中，一方面发出轰隆巨响，一方面爆发出巨大火花，甚至分裂成无数碎块，如暴雨、冰雹一样倾泻于大地，这就形成了我们通常说的陨石雨。

　　陨石的坠落

　　世界上的陨石事件非常多，下面是比较典型的事例。1947年2月12日上午10时左右，在苏联海参崴以北的锡霍特·阿林山区，蔚蓝的天空突然出现了一个像满月那么大的火球，放射着耀眼的光芒。它一面爆燃发射出火花，一面发出轰隆巨响，自北向南以极快的速度飞驰而过。接着，发生了大爆炸，巨大的烟柱拔地而起，浓烟升到30千米左右的高空，一块大陨石坠落在山林中。周围村子里许多人家的玻璃窗被震得粉碎，人们惊恐万分。1976年3月8日下午，中国吉林省吉林市的近郊，发生了一次大规模的陨石雨，其规模之大居国内之冠。其中最大的“吉林1号”陨石，重1.77吨，是目前世界上最重的石陨石。

　　巨大的陨石哪里去了

　　1891年，在美国亚利桑那州巴林杰发现了一个直径为1280米、深180米的巨大坑穴，坑周围有一圈高出地面40多米的土层。它是怎样形成的呢？人们迷惑不解，干脆叫它恶魔之坑。后经学者们考证，这是个陨石坑，是距今2.7万年前，一个重达2.2万多吨的陨石以5.8万千米的时速坠落在地球时冲撞而成的。然而奇怪的是，这个庞然大物给人们留下了一个大坑和坑边几块陨石铁片后便没了踪影。有人估计陨石就落在坑下几百米的地方，可是谁也没有去挖出它来加以证实。

　　神秘的陨冰

　　坠落到地球上的陨石已使科学家非常惊奇，但更使科学家困惑不解的是地球上还出现了陨冰。1990年3月31日上午9时53分，中国江苏锡山市鸿升乡璞家里村的三个农民正站在一起聊天，忽然听到啪的一声，前面突然出现了一大堆冰，其中最大的一块竟有40厘米长。这些冰块有浅绿的光泽，质地细密，在阳光下呈半透明状。事后，有关部门做了调查分析，确认这些冰是从天上掉下来的陨冰。天文学家认为陨冰极有可能来自地球以外的太空。它应该是彗星的彗核部分的碎块。但是，这种陨冰在很短时间内在一个地区降落多次是非常少见的。甚至有人认为，地球上的水主要就是由这些陨冰带来的。

　　日食

　　月球在绕地球运行的过程中，有时会走到太阳和地球的中间。月球的影子落在地球的表面上，在影子里的观测者就会看到太阳被月球遮蔽的现象，这叫作日食。日食开始时，在太阳的边缘，由月影产生一个小小的缺口，这意味着月球已开始“侵占”太阳表面了。这个小缺口在逐渐增大，直到约一个半小时后，太阳的表面几乎完全被“侵占”，只剩一条娥眉月形的亮带。这是日食的偏食阶段。接下来直到日全食发生的几分钟是很壮观的：气温骤然下降、天空变暗，群星浮现，一团淡黄色的薄雾笼罩着远方的地平线。鸟儿们由于突然来临的黑暗而不知所措。一切都好像在刹那间肃静了下来。

　　日食的观测

　　观测日食时必须考虑有效的减光对策，可以采用以下几种办法：其一，找一个脸盆，里面盛满水，再放入些墨汁，然后从脸盆里看太阳的倒影。其二，找块玻璃板，用煤油灯把它熏黑，隔着这块熏黑了的玻璃板看太阳。第三，找几张照相底片，把它们重叠起来，日食的时候隔着这些底片看太阳，用这种方法可以根据太阳光的强弱随时增减底片张数。

　　极光与白光

　　极光，是地球北极和南极特有的自然现象。根据观察，它多发生在高纬度地区，特别是极地上空800～1200千米的地方。所以，纬度高的国家，如俄罗斯、挪威、加拿大北部，平均每年上百次看到极光。极光，一般在地球极地的天幕上辉映着各种色彩的光弧。它很像探照灯的光芒划破夜空，有的像条条彩带随风飘舞，有的像一湖月光，有的像珠宝晶莹闪亮。而光弧的颜色也是有红有绿，有蓝有紫，有明有暗，构成一幅十分美丽的自然图景。

　　极光的形成

　　极光是怎样形成的呢？极光之源在哪里？一般认为，极光的形成与太阳活动、地球磁场以及高空天气都有关系。太阳，是一个庞大的、炽热的、并不平静的恒星。太阳里面不断发生热核聚变反应，释放出大量的能量。太阳活动的结果是向宇宙空间喷射出大量的带电粒子。这些带电粒子像来自太阳的一阵巨风（太阳风），冲进地球外围的大气层。由于地磁场的作用，它们集中到地球的南极和北极上空。大气中的各种气体分子受到这些带电粒子的激发，便产生发光现象，这就是极光。

　　南极“白光”

　　1958年，一架直升机在飞过南极埃尔斯沃斯基地的上空时，一道强烈的白光闪过驾驶员的眼前，他的眼睛立刻失明，飞机也因失去控制而坠毁。许多勇敢的探险家在南极也曾遭遇过这种“白光”而命丧南极。其中智利的南极探险家卡阿雷·罗达尔就是一例，只不过他侥幸活了下来。神奇的白光听来让人心生恐惧，那么它究竟是一种什么现象，又是由什么引发的呢？

　　白光的形成

　　南极大陆终年被积雪覆盖，而积雪反射太阳光的能力很强，特别是刚下的雪，其雪面的反射率可达到95%。通常，雪面散射太阳光进入人的眼睛里，而不是直接反射太阳光进入眼中。但是，在积雪表面微微下洼的地方，就有可能出现“白光”，这是由于这里反射的太阳光聚集得更集中、更强烈。

　　极昼极夜

　　神秘笼罩下的南极和北极总是让人捉摸不透，在这里演绎着太多的奇闻，极昼和极夜即是其中之一。顾名思义，极昼就是一天24小时都是白日，反之则是极夜。出现“极昼”时，南极或北极的日出是非常奇特的，太阳始终在地平线附近。当太阳升上地平线，再上升到一定位置后，会慢慢再落入地平线。在“极夜”时，天空并不是我们想象的漆黑一片，而是在月光和星光的照射下，显得格外明亮。