原標題:甘肅科技館線上主題科普活動之三 紅月亮會在什麼時候出現?
鵲橋探測月球背面
月球有一面總是背對著地球,那科學家是怎麼觀測的呢?還有月亮的圓缺是如何形成的,紅月亮會在什麼時候出現?在本期「璀璨星空」線上主題活動中,甘肅科技館科技輔導員們將帶領小天文迷們一起去探索月亮的奧秘,了解關於星座的神秘過往。
「鵲橋」讓月球背面不再深不可測
講解員:甘肅科技館科技輔導員 孫瑩
2018年5月21日,中國發射嫦娥4號的中繼衛星「鵲橋」,到地月拉格朗日L2點。鵲橋?是牛郎織女的那個鵲橋嗎?這個「鵲橋」是用來幹什麼的呢?還有地月拉格朗日L2點又是什麼呢?
對了,在回答這些問題之前,我們一定要先給大家普及一個小知識點,那就是在鵲橋發射以前,月球的背面是收不到信息的。
所以,為了解決這個問題,科學家們利用中繼衛星「鵲橋」,在地球和月球之間搭建了一座跨越40多萬公裡的通信橋梁。所以,這個「鵲橋」可不是神話傳說故事中牛郎織女相會的那個鵲橋哦。
「鵲橋」發射的第一個任務就是要確定「安家」的黃金位置。這個位置既要能同時觀測到月球背面和地球,還要使「鵲橋」保持平衡,無需額外動力。這黃金位置究竟在哪裡呢?科學家歐拉和他的學生拉格朗日曾基於三體問題,提出五個引力平衡點,這被稱為拉格朗日點。我們可以看到只有L2點位於地月系連線的延長線上,並可以觀測到月背,在這裡受地球和月球的共同引力作用鵲橋可以在一定範圍內維持運動,無需額外提供動力。這個範圍就是L2點,所以,L2點不是一個點哦。
那麼,「鵲橋」究竟如何實現地月通訊呢?
我們可以想像,月球在中間,地球和中繼衛星分別在月球的兩邊,跟地球相比,月球較小,所以月球幾乎遮擋不住地球和中繼衛星「鵲橋」之間的信號傳播,只要月球附近的信號傳到中繼衛星,這顆中繼衛星就實時對地通信。
「鵲橋」的通信能力又如何呢?通信能力與天線密不可分。「鵲橋」上架設了一副展開後口徑近5米的傘狀天線,這把大傘為「鵲橋」和地球之間鋪設了一架高速橋梁,以最高2兆每秒的速度和地面通信。
作為嫦娥4號探測器的通訊官,「鵲橋」邁出了人類歷史上首次登陸探測月球背面的第一步。
月相變化是地球阻擋了太陽光嗎
講解員:甘肅科技館科技輔導員 張曜紅
「人有悲歡離合,月有陰晴圓缺」,這裡的圓缺就是指「月相變化」。月相是指天文學中對於地球上看到的月球被太陽照明部分的稱呼。根據光學知識,月球不是光源,自身不發光,我們看見的月球可見的發亮部分是反射太陽光形成的 ,只有月球直接被太陽照射的部分才能反射太陽光。
月球會繞地球公轉,地球會繞太陽公轉,地球、月球、太陽之間的相對位置不斷變化,我們看到的月球發光部分的形狀也是不斷變化的,從不同的角度上看到月球被太陽直接照射的部分,這就是月相的來源。
月相這樣的變化,是因為地球阻擋了太陽光嗎?
答案當然不是!
月相的變化周期大約是一個月,這也是月份與星期的來源。朔日,也就是初一,完全看不到月亮,是因為月球位於太陽與地球之間,太陽光照在了月球背面,月球的整個正面都沒有太陽光,並且月球幾乎與太陽一同升起,如果日、地、月三者在同一條直線上,則會發生日食。當地球位於日月之間並在同一條直線上時,地球才會阻擋太陽光,並在月球上留下陰影,把月亮一點一點地吃掉,它就是月食,但持續時間並不長,通常都在兩個小時以內月亮就會移開,地球本影復原,由此可知,月全食必定是發生在月圓之夜。
而紅月亮就是在月食時出現的。紅月亮也稱「血月」,它的產生實際上只是光線折射的作用,月全食時,太陽光通過地球兩側的時候,波長較長的紅色光線通過折射照射到月亮上面,再從月亮上反射到地球上,讓陷入黑暗的人類看到紅色的月亮。
現在知道了吧,月相不是由於地球遮住太陽所造成的,而是由於我們只能看到月球上被太陽照到發光的那一部分所造成的,它的陰影部分其實是月球自己的陰暗面。
曾經的火星有山有水
講解員:甘肅科技館科技輔導員 王菡子
作為人類的鄰居,四億年前的火星有山有水有白雲,無論是從環境溫度來說,火星都是最適宜人類居住的星球,但是後來,火星的內核逐漸冷卻並停止旋轉導致太陽風剝離了它的大氣層和水分,導致氣溫驟降,大氣層逐漸消失,水大量地蒸發,所有的生態系統遭到了毀滅,火星表明的溝塹及紅色的沙漠,可能是遠古時期的火星曾經發生過強烈的火山爆發,源源不斷地噴出熔巖造成了火星今天的面貌。但目前人類還局限於火星表面的探測,不過這一系列謎團終將得到解釋。
天空中有已命名的星座88個
講解員:甘肅科技館科技輔導員 李輝
星座,是對天空中組成特殊形狀的天體的總稱。
天空中共有88個已命名的星座,命名方式形式各異,包括神話中的動物、人和物品。一個星座的命名,通常是以這個星座中最亮的星星構成的圖案來決定的。還有一些形狀更小的,和星座有所區別,它們也有自己的名字,通常我們叫它們星群。在指南針發明以前,人們是用星星來進行導航的。
儘管星星的布局不變,但是一些星座在一年中會處於不同的位置,人們通過星座位置的變化,能夠得知季節的交替變更。當然,這不是星星在天空中的位置發生了改變,而是地球的移動使人們的視野發生了變化。
獵戶座是很有名的星座,它所在的位置非常特別,你可以在地球上的任何地方觀測到它。獵戶座的名字源於一個希臘獵人的傳說。辨認這一星座最簡單的方法是找到三顆連成一線的星星,這三顆星星被稱作「獵戶座腰帶」。仙后座是根據一位美麗的皇后命名的。她的美貌廣為流傳,備受稱讚。人們將她與海之女神作比,這惹怒了海神波塞冬,他便將她變成了一塊石頭,永遠地隱藏於群星之中以作懲罰。水瓶座、天琴座……還有很多美麗的星座,它們都有屬於自己的傳說,你都知道嗎?
文/記者 夏苗 圖/甘肅科技館提供