第二章太空探秘（2）（1 / 2）

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钟摆揭示了地球自转

1851年的一天，法国巴黎万神庙的圆顶上，吊着一根长60余米的金属丝，金属丝下方悬挂着一个27千克重、直径约30厘米的铁球。这个人们从来没有见过的超级大摆，在广场上悠然自得地摆动着，吸引了路过的人们驻足观看。

傅科，这个大钟摆的制作人，指挥5个人按照固定的位置站好，这5个人围成一个弧形，从摆球的最左边一直排到摆球的最右边。时间一分一秒地流逝，人们失去了耐心，人群中出现了少许骚动。就在这时，奇迹出现了。

一个站在最右边的人突然发现，原来就停在自己面前的钟摆已经很久没有晃到这儿来了。于是，他尖叫了起来：“这个钟摆有魔法啊！”人们一听，顿时蜂拥围在他的身旁，听他讲述他的发现。这个人兴奋地结结巴巴讲完，有些人立刻附和道：“的确是这样的啊，一开始那个大球还在我的眼前晃来晃去的呢，不过到了刚才，那个球就只能晃到我的身边而已了。”而有的人则半信半疑地盯着钟摆，想看看到底是不是有人在暗中操纵着“魔法”。

就在这时，傅科让大家走近钟摆，人们这才发现，摆的下端是一个尖头，正好从地板上掠过。由于事先在教堂地板上已经洒过一些沙子，摆的尖头就在沙子上划出了清晰的痕迹。从沙子上的痕迹可以看出，摆尖划出的记号在不断地改变方向。它扭转的方向和速率正巧符合巴黎的纬度，和该纬度呈非常严谨的函数关系。

傅科摆为什么能够演示出地球自转呢？简单地说，因为惯性。当地球开始转动的时候，因为地球是向东转动，而摆的惯性却始终是保持原来南北的摆动方向，这就产生了摆向西偏转的现象。可能很多人都玩过摆，却没有想到里面藏着这么一个天体运动的秘密。

星系的发现

17世纪，望远镜发明了，让人们可以看清更遥远的物体。用望远镜来观测天空，人们又陆续观测到一些云雾状的天体，开始以为它们都是气体云，而且和恒星一样是银河系内的天体，所以称之为星云。到了18世纪，德国的天文学家康德等人猜测这些所谓星云应该是和银河系一样由恒星组成的天体系统，只是因为距离太远而分辨不出一颗颗的恒星来。如果把宇宙看作一个浩瀚的海洋，这些天体系统就犹如海中的岛屿，因而被形象地称为“宇宙岛”。

随着望远镜越造越大，人们可以看到这些星云的更细微处。正如康德他们所猜测的那样，星云在望远镜中分离成了一颗颗暗弱的星星。但是问题并没有完全解决，那就是，它们是银河系内的恒星集团，还是银河系之外的天体系统呢？

受望远镜技术的限制，人们一真没有办法明确得出结论。后来，天文学家发现了造父变星。它是一种特殊的星体，它的亮度随时间呈周期性变化。而且，造父变星的亮度越大，它的亮度变化周期也就越长，也即光变周期越大。因此，通过这个亮度和光变周期的关系，天文学家发现了测量星系距离的方法。

1924年，美国的天文学家哈勃在仙女座星云中发现了造父变星，推算出了它的距离，并计算出它是银河系之外的天体系统，并称之为河外星系。到这时，星系才算真正发现了。

从这一系列故事中，我们能够看出，许多发现都是一步一步逐渐得出结果的，而且可能在过程中会出现很多错误或者偏差，肯定会出现当时人们没有办法解决的问题。所以，这不仅说明天文学家们以后探索宇宙的过程将充满艰辛，同时也说明问题终究会有解决的一天。

脚夫发现了银河系的中心

现在，我们已经知道，太阳不是银河系的中心。但是，人们不知道的是，第一次明确提出科学依据，论证这个观点的，竟然是一名脚夫！沙普利原是美国南方山里面的一名脚夫。由于纽约天文台搬到了沙普利的家乡，工作人员便长期包下沙普利的骡子，进行搬运工作。几年过去了，新的天文台建好了，沙普利也就留在天文台工作了。

一天，沙普利正在整理他拍的星空照片，突然，一个想法闯进了他的脑海。沙普利想，如果所有的星星都是同样亮的，那么我们看到的星星亮度的不同，就可以代表它和我们之间的距离不同。星星其实都是一样亮的吗？当然不是。但幸运的是，星星数目巨大，所以从整体上说，星星是差不多亮的。基于这个想法，沙普利通过长期的观测，终于在1915年创立了造父视差法。根据这个方法，他测定了银河系内近百个球状星团的距离。1917年，沙普利用威尔逊山天文台2.5米望远镜，研究当时已知的100个左右球状星团。他统计出，其中三分之一在人马座内，90%以上位于以人马座为中心的半个天球上。于是他提出，各球状星团组成了银河系这个庞大的天体系统。这个系统的中心在人马座方向，太阳离这个中心约5万光年，所以太阳并不是银河系的中心。这一见解破除了把太阳看成银河系中心的传统观念，为建立银河系的正确图像跨出了革命性的一步。

从此，天文学家根据沙普利的研究成果，得出推论：银河系的中心有一个黑洞。因为在这个中心附近，我们可以观测到强烈的X射线辐射，而且红外辐射也特别强。一般来说，当物质高速旋转接近黑洞，即将被黑洞吞掉的时候，由于它运动的速度非常快，所以会辐射出强烈的X射线。

车轮转动与银河系自转

自行车的轮子在转动时，轮胎上的每个点的相对位置是始终不变的。但是，这和银河系又有什么关系呢？银河系难道也像车轮一样，是以这种方式运行的么？难道除了车轮的这种运行方式外，就没有其他的运行方式了么？

当然不是。太阳系内每个太阳以外的天体绕太阳所作的转动，就不是和转盘一样的形式，离太阳越远，转动周期越长。离太阳较远的冥王星转动一周约需248年，在这么长的时间里，离太阳最近的水星已转了近1000圈了！这种转动方式叫做开普勒转动。

科学家们判断，如果银河系是像转盘一样转动的，那么银河中的各个天体彼此的相对位置是不会变的，于是我们就看不出其他恒星绕银心的转动：如果银河系作开普勒式转动，那么恒星之间就应有相对运动，根据离银心位置的不同，转动的圈数也就各不相同了。

1926年，瑞典的林达布拉德通过观察，证明了银河系在绕人马座方向的银心普遍自转，表明了像转盘一样的转动方式，在银河系还是存在的。1927年，荷兰的奥耳特综合分析各种观测资料，得出银河系核球部分是刚体式的自转。也就是说，核球部分的转动方式和我们日常见到的车轮、轴承是一样的！但并不是说银河系的所有部分都是这么运行的，核球以外就是开普勒转动。根据这种转动方式的规律，科学家们测出太阳绕银心转一圈约需2.5亿年。

究竟科学家们在观察判断的时候，有没有受到车轮的启发？现在已经没有人能够说清楚了。但是，从银河系核球部分的转动方式，我们能够判断，其实宇宙运行的很多奥秘，在我们的身边就能够发现。

科幻作家发现了静止轨道

1945年5月，英国科幻作家克拉克在《无线电世界》杂志第10期发表文章，首次揭示了人类使用卫星进行通信的可能性。克拉克建议，利用一个位于与地球转速一样的轨道上的人造空间站，进行全球通信。

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