33个笔记

  第1章 早期天文学

2023/1/18 发表想法

日行迹！

>> 太阳的运动还遵循着一个更长的运行周期。每天早晨它会从东方升起，晚上从西边落下，每天正午它则会爬到这一天所在的最高处。不过，太阳每天正午时的高度并不总是一样的，持续观测几个月之后，你会发现太阳在天上画出了一个“8”字，这被我们称为“日行迹”。太阳画出一个完整的“8”字需要365天，古人把这个周期叫作“一年”。

图1-1 在一年的时间里，太阳会在天上画出一个“8”字，天文学家称其为“日行迹”

2023/1/18 发表想法

既要埋头赶路，也要仰望星空！不要迷失在生活琐碎中！

>> 今天，我们已经处于数字时代，我们四处奔波、终日忙碌，过着现代人的生活，却几乎对天空中的规律毫不关心。但对于古代文明来说，这是测量时间的唯一办法。他们对于太阳和其他恒星运动的广泛研究构成了现在的我们组织生活的基础。

图1-4 像钻石戒指一样的贝利珠

在全食阶段，天空会明显变暗，温度也会下降，原本还在放声歌唱的鸟儿们也被白天突然消失的太阳给弄糊涂了，变得安静下来。

>> 我们通常所见的白光其实是7种颜色的复合光，地球的大气层把红色光弯折向月球的方向，而剩下的光则被分散到太空中，这导致了在月全食期间的月亮看起来是古铜色、橙色或红色的。如果空气中有火山灰的话，则会加剧这种效应，使月球呈现出更深的血红色；而如果地球没有了大气层的话，月全食的时候月球看起来就像在天空中暂时消失了一样。

>> 在夜空中，我们除了月亮之外，能看到的就只有星星了。在晴朗的夜晚，你甚至能看到数以千计的星星。几千年来，世界各地的人类文明都在玩这种巨型的连线游戏，充满想象力地把这些星星“联结组合”，从而“发明”了所谓的星座。这种划分通常都很随心所欲，每个星座里面的星星除了在我们眼中看起来很接近之外，其实彼此间几乎没有什么关系。另外，很多星座其实跟它们的名字相去甚远，比如小犬座，说是一条小狗，其实只是两颗星星连成一条线，甚至连腿都没有，根本一点儿也不像狗。

>> 造成这种现象的原因是，人们将一些神话故事投射到了星星上，他们把整个星空当作一本巨大的故事书，用它来讲述故事中英勇的王子、遇险的少女、虚荣的国王，还有神奇的飞龙。在印刷术还没诞生的时候，人类习惯于将神话故事口口相传，而星星就是记录这些故事的载体。除此之外，星星还是人类代代相传重要信息的方式。

>> 古人注意到，星座的出现就像气候一样，会随着季节的变化而变化，著名的猎户座会在冬天霸占北半球的天空，直到天气转暖才逐渐销声匿迹。通过星空中的这种季节性线索，我们的祖先们掌握了播种和收获的时令。其实天文学知识也是一本代代相传的农业教科书，不过是通过讲述星星的故事来“上课”罢了，星座令记忆的过程变得更加简便。

>> 现在的星座仍然只是人为划分的区域，而不是真的把相互间有关联的星星划分在一起。

>> 在古人眼中，天上的星星分成三种。那些规矩地待在星座里面不会乱动的叫作恒星，也就是不动的星星。偶尔会有一颗流星，在天上划过一道绚丽的光彩。还有一种会四处游荡的星星，这种星星一共只有5颗，它们不像别的星星待在原地，而是在黄道附近，穿行过一个又一个黄道星座。希腊人给他们起了一个名字，叫作“会动的星星”，根据这个名字，现在我们把这种星星称为“行星”。

火星之所以会有明显的逆行，只不过是因为我们的地球在绕着太阳公转的过程中不断“追赶”[插图]着它罢了。

>> 伽利略还为一些月球表面的山脉绘制了图片，并根据阴影的长度来估算它们的高度。他对这个世界的认识达到了前人从未达到过的高度。伽利略还是第一个观测到土星环的人，他将其描述成从土星两侧伸出来的“耳朵”。他甚至还观测到了太阳表面的黑子，还发现银河并不是一团气体而是由密集的恒星组成的。

>> 牛顿的巨大突破在于，月球绕地球运行的原因与苹果从树上落下的原因是相同的——都是因为两个物体之间存在引力。

>> 两个物体靠得越近，它们相互之间的引力就越大，反之引力就越小。当一颗行星靠近太阳时，引力就会增强，于是它就加速了；而当这颗行星远离太阳的时候，引力就会减弱，于是它就减速了。

>> 这个实验的巧妙之处体现在，牛顿在这道彩虹的后面又放上了第二块倒转过来的棱镜，结果第二块棱镜果然如他所料把彩色光重新组合成白光。这表明，彩色光根本不是被棱镜染上的颜色，白光本身就是由多种颜色的光混合而成的。用棱镜可以把白光分解成彩色光，也可以把彩色光再组合成白光。牛顿于1672年发表了这项研究成果。

>> 丹麦的天文学家奥勒·罗默（Ole Römer）对光的传播速度进行了研究。

>> 在宇宙中，我们最常用的距离单位是光年，也就是光一年所走过的距离。光以299 792 458米每秒的速度行进一年，可以走9.46万亿千米。离我们最近的恒星大约在40万亿千米之外，也就是4.2光年。而对于一些距离比较近的天体我们可以用光时、光分甚至是光秒。比如冥王星距离地球5.3光时，太阳距离地球8.3光分，而月球距离地球只有1.3光秒。

>> 我们可以把星光想象成洒落的雨滴，当你打着伞在雨中向前走的时候，你会觉得雨好像是从前方倾斜着落下的。但实际上，雨滴是从正上方落下的，你之所以感觉到这种现象是你处于运动之中。同样地，地球在轨道上运行时也相当于从“星光雨”中穿过，并且在轨道的两端运行的时候，穿过星光的方向也是相反的。正是这种效应——现在被称为“光行差”——导致夜空中星星的位置在一年之中来回变动。第谷模型中的地球是静止不动的，根本不会产生这样的现象，所以最终由布拉德利于1729年向我们证明，哥白尼提出的日心说模型才是正确的。

2023/10/12 发表想法

我看见你，看到的是经过亿万千米跋涉而来的你！甚至当我们看见你的时候，你的恒星已经消亡了！

>> 比如冥王星距离地球5.3光时，太阳距离地球8.3光分，而月球距离地球只有1.3光秒。

>> 金星凌日以两次凌日为一组，每组两次凌日之间的间隔是8年，而下一组金星凌日则需要再过一个多世纪才会到来。

>> 苏格兰的希哈利恩山

>> 测量员查理斯·赫顿（Charles Hutton）开始计算这座山的体积，为了更便捷地计算，他把山分成若干部分，并以此发明了等高线。

>> 表1-2 太阳系天体的质量与密度

>> 1781年3月13日，威廉·赫歇尔（William Herschel）的发现在一夜之间把太阳系的已知范围扩大了一倍。他在位于英国巴斯镇的家中发现了一颗新行星，它距离太阳比土星到太阳要远上一倍。其他所有的行星都是古人早已观测到的，这是第一颗被“发现”的行星

>> 直到1850年，“天王星”这一名字才受到广泛认可。这个名字显得有些特立独行，因为其他所有的行星（除了地球之外）都是用罗马神话中神的名字来命名的，而天王星是唯一一个以希腊神话中的神命名的行星。

>> 赫歇尔与红外线

1800年，赫歇尔又做出了一个比发现新行星更加重要的新发现：他发现了一种新的光。

>> 他在思考这样一个问题：光的颜色会不会与温度有什么联系呢？于是，他在用棱镜分解太阳光之后，将温度计放置在光谱中的不同位置，结果在红色的这一端测量到了最高的温度。接下来，赫歇尔又做了一项了不起的实验：他把温度计移动到红光之外看起来并没有光照射的地方，结果温度计显示这一区域的温度比光谱上的任何一个地方都要高。

赫歇尔认为，在光谱上红色的这一端之外的地方，一定还有一些看不见的“热射线”。而他在随后的实验中发现，这种射线的性质与普通的光线完全相同。这种热射线就是我们现在所说的红外线，这是一种由有热量的物体发出的不可见光

>> E=mc2出现在世人面前，这是科学史上最为著名的方程式，它告诉我们质量和能量之间是可以相互转化的。用一个物体的质量（m）乘上光速（c）的平方，便可以计算出这个物体所拥有的总能量（E）。

>> 牛顿认为引力是真空中大质量的物体之间产生的拉力，并以此解释为什么地球会绕着太阳转。而爱因斯坦则认为，之所以会这样是因为太阳改变了地球周围空间的形状，他把空间的三个维度和时间这一个维度合并到一起形成了一个四维结构，他称之为“时空”，并且认为大质量的物体会将其扭曲。

我们可以用一张四角紧绷的床单来形象地理解时空的概念。在中间放上一个保龄球代表太阳，这样一来这张床单就会下沉形成一块凹陷——或者说是一口井。这时，再用一个网球来代表地球，让它在这口井的边缘滚动，它就会一直围绕着中间的保龄球转动（见图1–14）。

图1-14 爱因斯坦提出，大质量物体会扭转一种叫作时空的四维结构，并且会使远处恒星发出的光发生弯折。