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第十九講 行星(一)

第十九講 行星(一)

↓7.軸的傾斜對季節的影響、水星上的季節Ⅰ。

圖76
↓11.火星極上的冰雪。
↓3.外行星,它們沒有相位。
↓6.金星是一顆非常神奇的星星。它的光線如此明亮,以致人們在晨曦出現之前或是太陽落山之後都能看到金星。因為它是如此的光芒四射,就是在白天能夠看到金星也不為怪。當它在東方升起時,我們通常將它稱為晨星;而當它在西方升起時,我們通常將它稱為暮星;古代的人們還將它稱作啟明星或黃昏星;此外,人們還將它稱為太白星或長庚星。它的名字如此之多,這說明了從古至今,這顆耀眼的星星甚至會在人們最不經意的時候,衝進人們的視野之中。金星的相位非常明顯,但要觀察到這些相位,僅憑肉眼還是不夠的。如圖75所示,當它幾乎位於地球與太陽之間、靠近V′的位置時,它呈現的形狀是月牙形狀。它所發出來的光是如此的明亮,我們似乎可以看到了它最大的面積,雖然這實際上僅僅是它圓盤上可以見到的一小部分面積。當金星到達V″的位置、與太陽相對時,這時,它會將它發亮的整個半球朝向我們地球。不過,它在這時看起來似乎變得小了、變得暗淡了,這是因為,它離我們地球的距離遠了很多。當金星處於V點的位置時,它離我們地球的距離是3900萬千米;而當它位於V″點的位置時,它離我們地球的距離是2.6億千米。
↓2.內行星,它們的相位。
↓12.從火星上看到的太陽、火星上被照亮的大氣層、與地球最相似的行星。
↓1.根據行星在太陽系中的位置,我們可以將它們劃分為兩類:一種是內行星,另一種是外行星。內行星包括水星與金星,它們之所以被稱為內行星,是因為它們的軌道都被地球的軌道所包圍,並且它們離太陽的距離比地球到太陽的距離也更近一些。所有的行星都被太陽所吸引並且都圍繞著太陽旋轉,這就像地球上的物體都被地球所吸引並且朝著地心的方向運動一樣。根據這樣的看法,太陽就是太陽系的最裡面的那個點,就像地球的中心是我們地球最裡面的那個點一樣。至於海王星,或是某顆更遠的其他行星,如果它存在的話,那麼它就是太陽系最外圍、最高處的星球。外行星包括火星、小行星、木星、土星、天王星、海王星,它們被稱做外行星,正是因為它們的軌道包圍著地球的軌道,或者說,因為它們的位置與太陽的距離要比我們地球離太陽的距離更遠,因而它們的位置也比地球的更高。
如圖75所示,我們用S來代表太陽,V代表一顆內行星,比如說金星,用T來代表地球,用M來代表一顆外行星,比如說火星。當地球位於它軌道上的T點時,內行星V有時會在它軌道上的這一個位置出現,而有時則位於它軌道上的另一個位置。當V處於地球與太陽之間連線上的V點時,它將它黑暗的半球朝向我們,因此這時我們看不見V,它的這一相位類似於在說到我們地球的衛星月球時所提到的新月時期。如果V恰好位於地球與太陽之間的連線上,那麼我們就會看到,這顆內行星就像一個黑色的圓點一樣,出現於太陽那耀眼的光碟上,這就是金星凌日的現象。隨著V在它的軌道上不斷往前運行,它會逐漸地將它明亮半球的一部分呈現給我們,顯示出一個月牙的形狀。當它到達V′時,它正好將它明亮半球的一半呈現給我們,這一相位就類似於月球的弦月時期。最後,當它到達V″的位置read.99csw.com時,它背向著太陽,這時,它就將它整個圓盤的面貌呈現給我們了。因為這時,它的發亮半球完全地朝向著我們。不用我說你們也知道,當內行星V正好經過地球面向太陽那一側的背側、並且跟這兩者成一直線時,就它正好被太陽那巨大的圓盤遮住,但是這種情形很少發生。這顆行星最經常出現的情形是,它處於太陽與地球連線所在直線的上邊或者下邊。之所以這樣,是因為它的軌道與地球的軌道有些略微的傾斜。過了V″之後,行星的圓盤開始出現虧缺,慢慢地變成了一個月牙狀,最後就消失不見了。
↓3.這與外行星所呈現出來的外貌完全不一樣。首先,一個位於太陽上的觀察者,由於太陽是行星發亮的光源,很顯然,他應該會看到所有行星的整個發亮半球。但由於觀察者周圍的太陽光線太強烈了,這使得他不能看清楚這些發著微弱光亮的行星。換句話說,對於這位觀察者而言,他看到的所有行星就都是圓形的。對於地球上的我們來說,我們觀察外行星的時候,也會發生類似的事情,即它們看上去都是圓的,並且離得越遠的,就會越圓。我們不是從太陽系的中心來看這些行星的,而是從一個非常靠近的點即地球來看的。地球與太陽之間的距離跟這些行星與太陽之間的距離相比較,地球距離太陽是非常的近了。因此,由於我們地球的位置非常接近太陽系的中心,從這個位置去觀察,木星、天王星、海王星等等,在我們看來總是將它們朝向太陽的半球向著我們地球的。我們只要看一看前面的圖75,就能相信這一點,在外行星M的軌道上運行過程中,它總是將向著太陽的那半球朝向我們地球。此外,如果我們所考察的這顆行星距離太陽系的中心越遠,那麼這一點就會表現得越明顯。因此,距離我們地球最近的火星,儘管它也是外行星中的一員,但有時它也會將它處於夜晚的那個黑暗半球的一小部分朝向我們,這就使得它的圓盤有時看起來有點兒虧缺,而不是那麼圓。不過它從來不會變成月牙形狀,更不可能完全變成黑的。從圖75中我們看到,當火星位於M′的位置時,它會將黑暗半球上的一小部分呈現給我們地球。
↓8.水星上的季節Ⅱ、地球走錯一步及其生命條件的變化、地軸不變的穩定性。
金星的軸與它的軌道平面形成了一個18度的夾角,而地球與軌道平面形成的夾角是67度。在圖76中,金星正處於它的夏至時期。我們將圖76與涉及地球的那一部分的圖75相比較,那麼,你們會看到,這兩顆行星處於太陽光線照射之下的情形是多麼不同。為了明白金星軸的巨大傾斜所造成的重大後果,你們可以想象圖76中的球(即金星)沿著箭頭的方向繞著它的軸轉動,那麼顯而易見,在23小時24分鐘內(這是金星自轉的周期),緯圈P上的所有點都位於被太陽照亮的區域內。因此,從北極B直到緯圈P的區域內,太陽從來都不會落下去,在那裡黑夜不會出現。借用我們對地球已經使用過的術語來說,這個區域是金星的北極圈。因為它劃定出來的這個區域是金星處於夏至時沒有黑夜的區域。我們同時還看到,太陽光線垂直照射到靠近金星北極的緯圈T上,因此,這個緯圈就是金星的北回歸線。因此,與地球上所產生的現象相比較,金星上的極圈與回歸線正好是顛倒過來的。地球上的回歸線靠近赤道,而極圈靠近極地;但在金星上,極圈靠近赤道,而回歸線則靠近極地。由於這一顛倒,金星上的季節就與我們所熟悉的季節非常不一樣。地球上的北部區域在夏至時只有白天而沒有黑夜,但由於在那兒的太陽光線是斜射的,所以並不炎熱。但金星上的北部區域在夏至時不僅僅只有白天沒有黑夜,而且由於在那兒的太陽光線是直射的,所以在這時它的表read.99csw.com面要比地球表面上熱很多,它的亮度也要地球表面上亮很多。所有這些條件合起來,它們共同導致了金星上這一區域的氣候要比地球上赤道地區的氣候更熱。
↓10.極上發亮的斑塊、從太空中看到的地球兩極的冰雪。

圖75
↓1.行星的分類。
↓11.假如類比法並不是一種錯誤的指引,那麼根據地球與火星之間的這種高度的相似性,我們可以得出什麼結論呢?很顯然,火星與地球一樣,並且在它的極上都有著冰雪覆蓋。在冬天時,冰雪的面積會擴展變大;而在夏季受到太陽照射時,冰雪就會由於受到熱而融化,向著極地退去。對於地球來說,每過六個月,極地上這些被冰雪覆蓋的帽子就會部分地融化或擴展一次。但對於一年的時間更長一些的火星來說,它是每過11個月才變化一次。地球南極上的冰帽面積要比地球北極上的冰帽面積更大一些,這在火星上也是一樣的情形。在這兩顆行星的南半球處於冬季時,它們的這兩個半球都在這兩顆行星的橢圓形軌道上處於離太陽最遠的那些點。對於這二者來說,都是當它們位於遠日點時,南極處於冬天,而北極處於夏天。這是因為,行星與太陽之間的距離在不斷增大,因此在這兩顆行星上,由於南半球處於冬天時離太陽的距離要比北半球來得遠,所以南半球的冬天要比北半球的冬天更加寒冷。由此會導致這樣一個現象,即在火星與地球上,南半球的冰雪都比北半球更多。
我們應該將這種分類方法與另外一種分類方法結合起來考察,因為另外的這種方法更為普遍地描述了行星的外貌。這種方法將行星分為三類,第一類包括水星、金星、地球與火星,這一類是由中等大小的行星組成的,它們的兩極略為扁平,構成它們的物質非常重,除了地球之外,其他星球都沒有衛星。第二類行星是小行星,它們的特徵就是數量眾多、體積很小、質量很小,它們的軌道在其他行星軌道所構成的公共平面上相互交叉,並且隔得很遠。木星、土星、天王星、海王星,組成了第三類行星,這是由巨大行星所組成的行星群,它們的體積龐大、密度很小,兩極非常扁平,並且有著很多的衛星。木星有四顆衛星;土星有八顆衛星,除了這些衛星之外,還有一個衛星是聚成一個環形的;天王星也有八顆衛星,而海王星只有一顆衛星。
↓10.此外,在火星的每一個極上,都有一塊白亮的環形斑點,在淡紅色的土地與綠色的海洋的包圍中,由於這塊斑非常白亮,因此它顯得非常清晰。這些極上的白斑的面積是呈周期性變化的。當火星上的北半球處於炎熱夏季時的那個半年,隨著太陽照到它的邊緣,北極上的白斑會逐漸地變小,向極點退去。與此同時,南極正處於冬季,南極上的白斑的邊緣會逐漸擴大,侵入到那些原先是紅色與綠色的區域中。在火星的另一個半年,火星上的兩個極的季節顛倒了過來。這時,南半球處於夏季,而北半球處於冬季。而此時北極白斑的面積就會擴大,而南極白斑的範圍會縮小。兩極上這些白色的外衣是什麼東西呢?因為,隨著太陽遠離或是靠近它們,它們的面積也會相應地擴大或是縮小。對於一位從天空中的某個點來看我們地球的觀察者來說,他所看到的兩極上的景象是完全一樣的。他所看到的地球的北端,就像一個被冰雪覆蓋的巨大圓頂,這些冰雪從來都不會融化掉。他所看到的地球的南端,也同樣像一個被冰雪覆蓋的巨大圓頂,但是由於這裏正處於寒冷的冬天,因此這個圓頂的面積要更大一些。從天空read.99csw.com中來看,這兩個被冰雪覆蓋的圓頂就像白得刺眼的兩塊圓斑。根據季節的不同,每過上六個月,它們就會變得更大一些或是更小一些。我假設在這個時候,在地理位置高一點的北極,冬天的雪層發出耀眼的光芒,白霜覆蓋著整個北部區域,並且一直延伸到溫帶。而在位置低一些的南極,那些巨大的浮冰都已經融化掉了。凍住的海洋又重新恢復了活力,皚皚白雪消失不見。在太陽的照耀下,僵硬的大地開始展開笑顏,植物都開始發芽生長。六個月之後,南部的地方就要被雪所覆蓋,而北部的地方又有了熱量、光明與生命。
但是這顆行星會繼續沿著它的軌道運行。慢慢地,太陽光線不再直射回歸線T了,而是照射到了低一點的緯圈上了。到了秋分的時候,陽光就直射到了赤道上面。再過不到四個月的時間,金星就走完了它軌道的一半行程。這樣,半年就過去了。這時,太陽的光線開始直射另一條回歸線R了。由於我們假設在圖76中,太陽光線是從左邊照向金星,而不是從右邊照向金星的,因為這時金星處於它軌道的另一端。那麼,你們很容易就會看出,在這個時候,金星的南部區域迎來了漫長而炎熱的白天,而它的北部區域則處於無盡而寒冷的黑夜之中。
↓7.在關於地球的那一講中,你們已經知道,在地球所經過的軌道平面上,地軸的傾斜是如何產生四季的、是如何造成白天時間的參差不齊的。如果地軸的傾斜再嚴重一些的話,那麼四季就會完全不一樣了,白天與黑夜的交替也會完全不一樣。水星在太陽光線照射下,它轉動時的傾斜幅度要比地球的傾斜幅度更大,這為我們提供了一個例子。金星為我們提供了另一個例子,我會更加具體地向你們闡述這一點。
↓5.水星上的季節、水星上的山、水星上的火山。
下面我們來總結一下。由於金星的軸傾斜得非常嚴重,所以金星上沒有溫帶。每四個月,從一個極到另一個極,就會交替出現異常炎熱或是異常寒冷的天氣。倘若地球上氣候也變成這樣的話,那麼,那些只有在適宜的氣候下才能生存的動植物就會滅絕。倘若赤道上出現了極地上的那種黑暗與寒冷,那麼,怕冷的那些生物就會滅絕;同樣的,當太陽光連續地直射極地時,極地上的那些生物同樣也會消亡。因此,地球上的生命與地軸的傾斜幅度是密切聯繫著的。倘若這個以每小時10.8萬千米的速度運行著的地球做了錯誤的運動,使得地軸的方向稍有變化,那麼四個季節就會發生變化,那麼我們生命的存在條件就會被破壞。但是我們完全不用害怕地球會走出這錯誤的一步。神聖的大自然控制著地軸,使得地球在太陽面前保持著那個傾斜度,從而給予它適宜的氣候。神聖的大自然使地球的軸一直都能平衡在一定的範圍內,這樣就讓生命的存在保持和諧。
↓8.當金星上的北部區域持續不斷地受到太陽的照射時,它的南部區域,即從極點A到極圈S之間的區域,會處於連續的黑暗之中。那裡的溫度會降到與我們地球上冬季時兩極附近處的溫度差不多低。只有位於兩個極圈即極圈P與極圈S之間的那一塊狹小區域,它被赤道E平分為兩半,在這個時候,它的白天與黑夜是交替出現的。金星上的其他區域,則要麼是連續的白天,要麼是連續的黑夜,所以要麼是異常炎熱,要麼是異常寒冷。
由於在水星呈現月牙形狀時,我們能夠在上面看到一些鋸齒狀的東西。我們認為,這是這顆行星上的一些山脈,我們已經對其中的一座山進行了測量,它的高度大約是20千米,相對於水星的體積而言,這是一座非常高的山,地球的體積比水星大17倍,但卻沒有與它體積相比這麼高的山,因為地球上最高的山峰,其高度才八千多米。最後,在水星經過太陽面前時,每個觀察者在這時都能看到在水星的黑色https://read•99csw•com圓盤上有一個小的亮點。於是我們認為,在這顆小小的行星上,存在著熊熊燃燒的火山。
↓4.水星、水星上看到的太陽、水星的大氣層。
↓5.不管怎樣,水星上的環境狀況是異常炎熱、異常明亮,因此產生的四季對於我們地球上的人類而言,是非常難以想象的。水星繞太陽一圈,需要88天,這就是它一年的時間長度。因此,它的每一季度只有22天。而且,水星的軸在它的軌道平面上是如此傾斜,以致太陽從它的一極照向另一極,而沒有給溫帶留出位置。在這顆行星上,以它的北極為中心的一個廣大區域,有44天的時間是總能看到太陽從地平線上升起而從來不落下去的;而在另外一片區域,即以南極為中心的這片區域,則在這段時期內會處於連續的黑暗之中。到一年的下半年時,情形就會顛倒過來,但這段時期還是44天。這時,水星上的南極處於光亮與炎熱之中,而它的北極則處於黑暗與寒冷之中。只有在它的赤道區域,每隔24小時零5分鐘——即水星自轉的周期,白天與黑夜、炎熱與寒冷會周期性地出現。
↓2.內行星和外行星的分類對於我們來說是非常重要的。實際上,內行星會呈現出不同的相位,這與月球的相位是類似的。也就是說,根據觀察時間的不同,內行星們有時會整個地顯示出來,有時會部分地顯示出來,而有時會完全看不到。因為它們有時會將自身發亮的半球整個地朝向我們,或是部分地朝向我們,而有時則將它那黑暗的半球朝向我們。與此相反,外行星卻總是整個地向我們顯現出來,除火星有時會出現少許虧缺現象之外。這兩類行星所呈現的面貌不同,是由地球所處的位置造成的。地球的位置有時會將我們帶到面向內行星的黑暗半球那一面,但它的位置卻總是能讓我們看到外行星的發亮半球。藉助于下圖,我們可以來解釋這一現象。
↓9.火星、火星的外觀、火星上的大陸與海洋。
↓4.水星是內行星中的第一顆行星,我們很少能用肉眼看到它,因為它距離太陽太近了,它圍著太陽轉,畫出一圈很窄的軌道。水星看上去就像一顆一閃一閃、發出明亮光芒的小星星。它有時在太陽剛落山之後才出現片刻,而有時則在太陽升起之前會出現片刻。因此,如果不通過望遠鏡的話,我們就只能在早晨或晚上的微光中靠近地平線的地方發現它。水星的相位也像月球一樣明顯地變化:在某一天,它會呈現為一彎窄窄的月牙形狀,它的角總是向著與太陽相反的方向,這是因為它的光來自於太陽;再過一段日子,它會呈現出半個圓盤的形狀;再過一段時間,它就會變成一個完整的圓盤了。要想看到這顆行星的不同外觀,天文望遠鏡是非常有必要的。水星到太陽的距離是地球到太陽距離的1/5,因此在水星所見到的太陽的大小是地球上所見到太陽的2.5倍。水星上所看到的太陽圓盤的視面積應該比地球上所見到的太陽圓盤的視面積大六至七倍。你們可以想象一下,在那裡會有七個像我們平時所看到的那樣大小的太陽,它們一起將光線傾瀉在我們的頭頂上。到那時,你們就可以確切地體會到,太陽在離它更近的水星上所產生的效果,那裡的光要比我們這裏強上七倍,那裡的熱度也要比我們這裏熱七倍。但是天文學上的觀察都一致認為,也許水星外圍的大氣能夠改變這種極高的溫度與傷害眼睛的亮度。我們知道,由雲層形成的厚厚帘子,它在為我們地球削弱掉太陽光線的強度上起了多大的作用啊!水星的大氣層中似乎有著非常多的雲層,因為有時我們會在這顆行星那發亮的圓盤上突然發現一些黑條,它有時會引起非常明顯的亮度變化。
↓12.火星軸的傾斜度與地球軸的傾斜度幾乎一樣,前者是61度,後者是67度。因此,在火星上也有熱帶、溫帶與寒帶,九九藏書這與地球上一樣。火星上也有四季:春夏秋冬,這與地球上的也一致。但是由於火星上每年時間更長,因此它的每個季度都比我們地球上長大約兩倍。由於火星距離太陽更加遠一些,因此從火星上看到的太陽是地球上看到的一半大小,從火星上看到的太陽圓盤的視面積要比從我們地球上看到的小百分之四十三。火星上的熱量與光亮也比地球上的要弱一半。儘管火星上有特殊的大氣層,它也不能改變距離所造成的影響。毫無疑問,在火星的周圍一直都有大氣層包圍著。在火星的極上有著冰雪圓頂,這就說明,火星上也是有水的,而水必然會形成水蒸氣,把火星包圍起來。而且,火星上也存在著氣態的大氣層,它和我們地球上的大氣層一樣清澈透明,也像我們的大氣層一樣能被太陽光線照亮。做下面的觀察就可以證實這一點。火星上的那些紅色地方或綠色地方,那些陸地斑塊或海洋斑塊,只有當它們位於火星的中央地帶時,我們才能看到它們。當它們位於火星的邊緣時,它們就像被一個發光的帘子罩住了,它們的清晰度被削弱了,在它們到達火星的最邊緣地方之前,它們甚至都已完全不能看見了。最後,火星的周圍有時會異常明亮,超過了它圓盤上的其他所有區域,此時火星的東邊到西邊就像環繞著一條狹窄的光帶一樣。根據這些情況,我們可以推斷出,在火星上存在著大氣層,它能夠像地球上的大氣層一樣被太陽光線所照亮,從而產生出這顆行星上的白天。位於這顆行星邊緣的閃閃發光的帶子、使得我們看不到這顆行星邊緣處的發光帘子,都不是別的東西,而正是這層大氣層,這樣,我們的視線斜斜地穿過大氣層,由此穿過的大氣層就變得更厚了。因此,火星的中央部分就比較清晰,而邊緣部位就看得比較模糊了。火星的半徑大約是地球半徑的一半,它的周長是兩萬千米,它的體積相當於地球體積的七分之一。七個像月球那麼大的球體體積合在一起,它們的大小才與火星的大小差不多。不考慮火星的較小的體積,總體來說,火星是與地球最相似的一顆行星。
↓6.金星、啟明星、長庚星與黃昏星、金星的相位、金星上的山脈、金星上的大氣層、金星上的晨曦雨黃昏。
↓9.按照與太陽距離由小到大的順序,地球處於金星的後面。我們在其他的地方已經討論過地球,因此在這裏,我們直接越過它,而直接來到火星。火星排在外行星的第一位。在我們看來,火星就像一顆閃閃發光的星星,因為它發出鮮艷的紅色,這使得它與其他的星球明顯不同了。它繞軌道一周,需要花費地球上的687天,或者說接近於一年零十個月的時間。當它與地球處於太陽的同一側時,它與我們只相距5600萬千米,但當它到達了其軌道的另一個端點時,它與我們地球相距4.24億千米。它的視面積和它的亮度在不同的時期相差很大。倘若我們用望遠鏡來觀察火星,尤其是當火星與地球的距離最近時對它進行觀察,那時火星是天空中最奇特的景觀之一。它的圓盤上總是布滿一些保持著固定形狀的大斑塊,斑塊的輪廓非常清晰,有一些是淡紅色的,有一些是模糊的綠色的。有些人認為,他們在這個半球上是看到了一張小的世界地圖,在它的上面,土地是暗紅色的,海洋是綠色的。倘若我們可以從鄰近的某顆星上看地球的話,那麼地球大概也是這個樣子。因此人們推測,這些紅色的斑點就是陸地,而那些綠色的斑點則是海洋。這些斑點出現在這顆行星的西部邊緣,它們依次進入觀察者的視野,然後又消失在火星的東部邊緣,最後又在另一側出現。同一個斑點要在火星圓盤的其中一端連續出現兩次,所需要花費的時間是24小時37分鐘,因此,火星繞它的軸轉動一圈需要24小時37分鐘。這一周期跟地球的自轉周期非常接近,地球要完成自轉一圈,需要24個小時。