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中国科学院国家天文台在1985年开始实施施密特CCD小行星计划,使用河北省兴隆观测基地60/90厘米施密特望远镜对小行星进行巡天观测。1995年开始的“近地小行星追踪计划”由美国GPL 和美国空军合作,使用美国空军在夏威夷毛伊岛地面电子光学深空监测站。1996年3月26日,罗马成立了一个“太空防卫基金会”,由各国在近地小行星领域工作的一些知名天文学家组成。这个基金会在全球范围内组成专用的望远镜观测网,对近地小行星和彗星进行系统搜寻和监测。
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美国宇航局把更多的精力投入在观测和研究小行星的本质方面,是纯铁的多还是石铁混合的多,然后采取对策。一旦发现大约10千米的小天体有可能撞向地球,而且轨道越来越低了,这时候可以采取措施,放置太阳能帆板或大型火箭发动机,人为改变它的轨道,把近地小行星推离原来轨道。
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第六章 木星及其卫星
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图44 木星
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木星是全太阳系中除了太阳就算第一的“巨人行星”。它确实在外形和质量上都要比所有其他行星合并起来还要大3倍,但与我们星系中央的巨大发光体比起来,还是远不可及的,即使是木星这样的庞然大物,也还不到太阳的千分之一。
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在它的冲时(每年约迟一月——也就是13月一冲),这颗行星很容易在晚间天空认出它的光彩与颜色。它那时是全天上星状物体中除去金星之外(有时候火星也会比它亮)最明亮的一颗,它和火星很容易分辨,因为它是白色的。如果我们用一架最小的望远镜,甚至用很好的普通望远镜来看它,就可立刻看出它不是一颗星似的点子,而是很不小的一个球体。我们还可见到有两道类似暗影的带子横在圆面上,这是300多年前惠更斯注意到并且画出来的。用更大的望远镜看来,这些带状物就化成斑驳陆离的云状物,而且它们永在变化,不仅是每月不同,甚至每夜不同。每夜以及每小时仔细观测它们的情况,就可发觉这颗行星在约9小时55分钟内绕轴自转一次。因此天文学家可以在一夜中看到它的全部表面轮流出现到眼前来。值得一提的是,我们现在所看到的木星的斑纹,与20年前所看到的已经有了不少的区别。原因是苏梅克—列维9号彗星无意间闯入了木星的势力范围,被木星的引力吸引,并在1994年7月撞上了木星。这一次巨大的撞击大大地改变了木星表面的形象。
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这颗行星有两个特色会立刻引起有望远镜观测者的注意。其中之一是圆面上光度并不平均,渐到边缘光度渐阴暗,光在近边缘处看来并不耀眼,而是柔软地散开了。从这方面说,它的情形与火星及月亮恰成对照。这边上的阴暗通常认为是由于围绕这颗行星的厚密的大气所造成的。
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另一特色是这颗行星的形状——木星并不是正圆形,它的两极较为平扁,如同我们的地球,但远甚于地球。在别的行星上的观测者是很难发现地球与正圆球形之差的。木星的显著的扁率是由于它绕轴自转速度快使它的赤道部分凸起来了。
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木星的可见的表面
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在望远镜中所见的木星状貌同我们大气中所见的云一样多变。那上面常有延长的云层,其形成的原因也显然和我们大气中云层的来历一样——是由于空气的流动。在这些云中间,常可见到白色圆斑。那些云的颜色有时是淡红的,尤其是近赤道的部分。在赤道南和北的纬度中部区域的云是最暗最清楚的。就是这两处的云在小望远镜中呈现两条黑带。
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木星的外观几乎在每一点上都和火星大不相同,最显著的一点就是完全没有固定不变的外貌。火星图可以精确地画出来并且经一代代人的验证,可是要画这样一幅永久的木星图却完全不可能。
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虽然木星表面是这样的不稳定,却还有一些情形是经历了许多年不改的。其中最可注意的就是约在1878年出现于这颗行星南半球的纬度中部的红色大斑点,而现在通常被天文学家称为“大红斑”。这个巨大的斑点在鼎盛时期,长2.5万千米、跨度1.2万千米,足以容纳两个地球,非常容易看到。10年以后它开始消隐,但有时仿佛完全消失了,过些时间又重新明亮起来。这种变化一直持续至今。或许,将来这样的现象还将持续出现。人们认为大红斑是一个高压区,那里的云层顶端比周围地区高得多,也特别冷。在大红斑的下方还有一块白色的大斑点则是200多年前被注意到的,现在还可以很清楚地被观测到。
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图45 1979年旅行者1号航天器拍到的大红斑
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木星的结构
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木星的结构还是一个未决的问题,还没有一种假说可以立刻解释所有的事实。
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也许木星的最可注意的特色就在它的密度之小。木星的直径约有地球的11倍,因此它的体积要比地球大1 300倍以上,但它的质量却只比地球的300倍多一点。故而,它的密度就一定要不如地球了,事实它的密度也只比水的大1/3。由简单的算术就可知道它表面上的重力约为地球表面上的2~3倍之间。在这样引力之下,我们很可假定它的内部遭到了极大的压缩,而那儿的密度也要比较大的。如果它也是和地球表面一样由固体或液体物质构成,那我们上述的这些情形就一定可靠了。单从事实作结论,它的外层应该是由气状物质构成的。
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除了这颗行星变幻莫测的形貌可以作为它有包围的大气的证据外,我们还有一个极可靠的证据来自它的自转规律——我们发现木星跟太阳有一点相同,它的赤道部分自转周期比北纬中部地方的自转周期短,虽然它绕的圈子更长。赤道附近与纬度中部的自转时间之差约为5分钟。这就是说,赤道部分在9小时50分钟内自转一周,纬度中部则要9小时55分钟才能自转一周。这就等于这两部分的速度的差是约每小时320千米;假如表面是液体或者是固体的,似乎绝不会有这种情形的——这一猜测已经被和苏梅克—列维9号彗星几乎同时接近木星的“伽利略”号木星探测器证实了。
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木星由90%的氢和10%的氦及少量的甲烷、水、氨组成。这与形成整个太阳系的原始的太阳系星云的组成十分相似。来自“伽利略”号的木星大气数据只探测到了云层下150千米处,所以说,关于木星内部结构的探测还很有限。目前的推测是:这颗行星有一固体的冷的中心核,相当于10~15个地球的质量,核的密度也许可以和地球或其他固体行星相比。内核上是大部分的行星物质集结地,以液态金属氢的形式存在。液态金属氢由离子化的质子与电子组成,类似于太阳的内部,不过温度低多了。木星内部压强大约为4 000亿帕斯卡。
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木星的卫星
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当伽利略第一次把他的小望远镜指向木星时,他高兴而惊讶地发现了它有4颗小小的伴侣。他一夜一夜地守望下去,发现它们都围绕着中心体转,正像行星绕太阳(值得注意的是,太阳中心说在当时是未被公认的学说)一样。这种与哥白尼的日心理论非常相似的结构很有力地支持了日心说。
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这些小天体可以用普通的天文望远镜甚至廉价的玩具望远镜看见。有人甚至宣称曾经不借助任何工具,用肉眼就成功地观测到了它们。如果没有木星的存在,它们一定是和肉眼所能看见的最小的星一样亮——但木星的光辉太强了,这才给肉眼观测这4颗木星卫星带来了困难。
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