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TBBT第4季7集:不靠谱的天文学(附视频)

(文/大卫·萨尔兹保)今晚的剧集中有一位特别的客座明星——尼尔•德格拉斯•泰森博士,他是海登天文馆的主管。如谢耳朵所说,泰森博士对定义太阳系天体的新类别——“矮行星”有所贡献,冥王星因此降格入了这类天体的行列。

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尼尔•德格拉斯•泰森博士,天文学家

还有几颗体积与冥王星类似的天体共享了相同的轨道,其中一颗甚至比冥王星更大。如果冥王星是行星的话,就肯定还有大约五颗天体绕着太阳旋转(它们不是卫星)。几年前我们还借助这句话记住了太阳系九大行星的名字“我优雅的母亲刚刚给了我九块披萨(My Very Elegant Mother Just Served Us Nine Pizzas)”(水星,金星,地球,火星,木星,土星,天王星,海王星和冥王星)。

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阋神星比冥王星大,其绕日轨道距离和冥王星差不多,但是从未被称作行星。

但就像泰森博士在海登天文馆指出的那样,我们不应只关注行星数量。更重要的是它们类别不同,靠近太阳的四颗体积较小,布满岩石且有铁核心,它们通常被称为类地行星。剩下的四颗是气态巨星。两种不同类型行星的存在并不是偶然,50亿年前太阳系是从一大团气体中发育出来的。由于最深处的物质靠近太阳温度较高,尘埃和金属颗粒可以聚集融合,气态物质则不可能存在。只有到达木星或者更远的距离时,温度才足够低,甲烷和水才会结成冰并且凝聚成气态的大行星。

至少这是理论说法。毕竟我们无法看到太阳系是如何形成的。但是在过去的二十年里,科学家已经开始观测围绕其他恒星运行的行星了,并取得实际数据。而且,现在我们正接近于拥有测量其他星系类地行星和气态巨星实际分布的能力,让我们耐心等待数据的表现吧。

太阳系中本来可能有第五颗类地行星。但木星围绕太阳旋转产生的引力使火星轨道外的物质不能聚集到一起,因而形成了小行星带。其中依然有一些足够大的行星,它们自身引力造就了自己的球形外观,如谷神星。总而言之,行星的定义加入了一项新条款:它能清除轨道上的其他物体。谷神星和阋神星都不符合这个标准,冥王星也是。

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我们能把谷神星称为行星吗?定义有那么重要吗?

在海王星的外部空间,我们发现了不同种类的天体。而冥王星附近充斥着成百上千由岩石和冰块组成的天体。它们的成分与彗星相似。这不奇怪,因为那片区域正是许多短周期彗星(大约50-200年)的故乡。这些物质都是除类地行星和气态行星之外的第三种天体,它们组成了柯伊伯带,其中有大量天体像其他行星一样在同一平面围绕太阳旋转。前几季里拉吉的“外海王星天体”研究正是探索它们。我认为大众关注冥王星是件好事儿,毕竟我们向人们展示了观点可以改变的立场。我们树立了一个科学标志,那就是当更好的理论出现时,我们乐意改变之前的定义和理论。

不过真正逗乐我的是此事对天文学家的影响,他们比其它任何领域的专家都更死板,固执地坚持旧术语。

让我们从“行星状星云”开始吧。星云是天文学家对类云天体的统称。到现在为止一直都还不错。很久之前,天文学家发现一些星云围绕恒星运转。那时候,天文学家认为它们是成行星盘分布的气体和碎片,所以取了这名字。现在他们知道这些星云是由生命垂危的恒星形成的。恒星死亡时抛出气体。它们和行星的形成没有任何关系。既然天文学家热衷于修改行星的定义,那他们为什么不去改改“星云”或其他天体的定义呢?

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“螺旋星云”是一颗七百光年之外的恒星喷发出的气态物质形成的,它就是“行星状星云”的一个典例。如果仔细观察,你可以在莱纳德和谢耳朵公寓的墙上找到它。

天文学界另一个问题已有超过2000年历史,这就是星空中恒星的亮度等级,也叫视星等。你可能会认为星等越高,星星就越亮,但是你错了。它是负向的,级别越低越亮。好吧,我们可以接受负号。你用裸眼能看到最暗淡的星星是6等星。织女星被选为标准星,星等为0,虽然它的准确星等应是-0.03.但是为什么要改变分级标准呢?改变过吗?还是每2000年改一次?织女星被选为标准星是因为它是天空中最亮的星星吗?这很好判断,当然不是,它是第五亮的星。然而,它是第一颗被拍摄下来的恒星,所以从那之后就作为星等的标杆。

不过还有更不靠谱的,先看看地震震级吧。在加州,我们都习惯用里氏标准讨论地震强度。这也很简单,6级地震大约是5级地震强度的10倍,7级则是5级的100倍。由于区分度大,这样的分级是测量的好办法。我们称它为对数级或者比例级。那么以此类推,5等星是不是比4等星暗10倍呢?那两者有什么关系?它们的倍数关系是2.5119倍。为什么?因为这个数字是100的五次方根。问了这么个愚蠢的问题,也只能得到愚蠢的答案。这个分级方法是从古希腊流传下来的。这事儿本来没什么错,但是它的确给解释带来了不必要的困难。

恒星也可以依据它们的表面温度分类,从最热到最冷依次按字母标记。写到这儿,你肯定已经想到它们不是按A,B,C,D排序的……没错,顺序是O,B,A,F,G,K,M。不过它很好记:“Oh, Be a Fine Girl (Guy), Kiss Me!(哦,好姑娘,吻我吧!)”。

至少冥王星的重新分类是一种进步。天文学界大概需要再花2000年的时间慢慢弥补其他不便。从现在开始,我们只需要这么记住行星名:“我优雅的母亲只给我们玉米片(My Very Elegant Mother Just Served Us Nachos)”。

图片来自原文

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博主介绍: 大卫·萨尔兹保(David Saltzberg)是美国加州大学洛杉矶分校的物理、天文学教授。与此同时,他还担当着《生活大爆炸》的科学顾问。剧中Sheldon一伙所说的那些专业术语,全部出自此人之手。在他的博客里又进一步阐释了那些令人挠头的科学小知识。


本文由 David Saltzberg 授权果壳网(guokr.com)发表,转载请注明出处。

The End

发布于2011-06-05, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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