十万个为什么(第六版)-天文(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：韩启德,王绶琯,方成(主编)

出版社：上海少年儿童出版社

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十万个为什么(第六版)-天文试读：

序言

经过数百位编委、作者和编辑历时三年的辛勤努力，第六版《十万个为什么》终于与广大读者见面了。对于中国的科技界、教育界和出版界，以及千千万万的少年儿童来说，这都是值得高兴的一件事。《十万个为什么》是由少年儿童出版社于1961年出版的一套科普图书。在半个世纪的岁月里，这套书先后出版了五个版本，累计发行量超过1亿册，是新中国几代青少年的启蒙读物，在弘扬科学精神、传播科学知识、提高全民科学素质方面发挥了巨大作用。在我国，至今还没有一套科普读物能像《十万个为什么》那样经得起如此长时间的检验，并产生如此巨大的社会影响。

进入21世纪以来，科学技术的发展日新月异，尤其在网络通信、低碳环保、基因工程、航空航天、新能源、新材料等领域，研究进展更是一日千里，乃至从根本上改变着人们的生活与工作方式。为适应科技发展带来的深刻社会变革，提高国家的综合国力和竞争力，党和政府高度重视加强科学技术普及，重视提高全民科学素质，并将国家科普能力建设作为建设创新型国家的一项基础性、战略性任务，这对我国的科普出版提出了更高的目标。

2006年，国务院正式颁布实施《全民科学素质行动计划纲要》，其中特别强调要提升未成年人的科学素养，因为只有从青少年时期就开始养成科学的思维方式与行为习惯，将创新精神与实践能力并重，才能最终使得全民的科学素质得到根本性的提高。为此，编辑出版一套崭新的适应时代发展要求的《十万个为什么》，使其在繁荣我国科普创作的进程中发挥“旗帜”作用，其意义是非常深远的。

好奇心是青少年的可贵特质，是驱使他们亲近和接受科学的动力，一定要保护好。从50年来的经验看，“一问一答”是个好形式，也是《十万个为什么》被大家喜爱的重要原因，在编纂第六版《十万个为什么》时我们坚持了这一好形式，并力争在传授科学知识的同时，引导读者去思索问题，去感受科学文化和科学精神，去体会科学探索的乐趣。

出于积极参与科学普及工作，提高全民科学素质的社会责任感，中国科学院和中国工程院共有百余位院士应邀担任了第六版《十万个为什么》的编委。其中20余位院士在百忙之中担任了各分册的主编，具体负责组织相关分册的编纂工作，有40余位院士亲自撰稿。此外，还有700余位来自世界各地、各个学科的优秀科学家和科普作家参与了新版《十万个为什么》的编写。这么多高层次科学家参与到一套科普图书的编纂工作中来，这在我国科普出版史上是空前的。阵容强大的编委会和作者队伍，为新版《十万个为什么》的科学性、前沿性、权威性和可读性提供了最可靠的保证。在此，我也谨向所有参与第六版《十万个为什么》编纂工作的编委、主编、作者和社会各界表示衷心的感谢和深深的敬意。

第六版《十万个为什么》在总结前五版成功经验，并广泛征求各方面意见的基础上，综合考虑时代的发展和青少年读者的实际需要，将全书分为三大板块共18个分册。基础板块包括数学、物理、化学、天文、地球、生命，是传统六大基础学科；专题板块包括动物、植物、古生物、医学、建筑与交通、电子与信息，是由基础学科衍生出来的重点传统学科；热点板块包括大脑与认知、海洋、能源与环境、航空与航天、武器与国防、灾难与防护，则是近些年发展特别迅速，引起社会广泛关注的热点领域。在编纂每一分册的过程中，我们根据这个学科或专题的内容，充分考虑知识体系的完整性和科学发展的前瞻性，问题的设计和分布尽量与学科或专题的内在结构相吻合，从而使每一分册都成为具有完整的内在知识体系的读物。现代科学技术发展的一大特点是学科之间的交叉融合，相信小读者们在阅读过程中也会在不同的分册中发现一些共性的问题。

第六版《十万个为什么》在形式上适应了当代青少年的阅读需求，与国际上同类图书的最新出版潮流相接轨，首次推出彩色图文版，用大量彩色图片向读者展示当代科技前沿的无穷魅力。内容上具有鲜明的时代特色，从基础、前沿、关键、战略四个方面来组织问题和编写稿件，重点关注科技发展的前沿和当代青少年关心的热点问题。尤其值得称道的是，书中的大量“为什么”是通过各种形式向全国少年儿童征集来的，力求将当前孩子们最关心、最爱问的问题介绍给他们。同时，新版《十万个为什么》更加注重思考过程，提倡科学精神，引导创造探索，关注科学与人文、科学与社会的关系，通过“微问题”“微博士”“实验场”“科学人”“关键词”等小栏目激发青少年的好奇心和探究心理。

我们相信，第六版《十万个为什么》将以全新的问题、全新的体系、全新的内容、全新的样式，以及数字化时代全新的技术手段，再现《十万个为什么》每一版都曾有的辉煌，掀起中国科普出版和科学普及的又一个新高潮。第六版《十万个为什么》的出版，必将引领更多青少年走向科学，使共和国涌现出更多的栋梁之材。同时，这套书的出版，对于贯彻落实《全民科学素质行动计划纲要》精神，促使当代中国广大青少年科学世界观的形成和科学创新能力的提高，推进全社会在讲科学、爱科学、用科学上形成更加浓厚的氛围，使全民科学素质再上新台阶，发挥不可替代的关键作用。

导言

为什么要研究天文学

从古至今，天文学都是人类文明中不可或缺的重要学科，因为它与人类息息相关。昼夜交替，四季循环，人类自从诞生以来，无时无刻不在接触天文现象。明亮的太阳、皎洁的月光、灿烂的群星、壮观的日食……让我们产生了无数疑问：我们生活的地球在宇宙中是什么样的？太阳为什么会发出光和热？夜空中闪烁的星星是什么？除了地球之外，其他星球上还有没有生命？有没有外星人？彗星和小行星真会与地球相撞吗？宇宙到底有多大？宇宙是怎么产生的？……这些问题引起了人们的极大兴趣。

古代人们在从事农牧业生产时，很早就懂得了利用天象来确定季节。古代的渔民和水手在茫茫大海上利用星星确定自己航行的方向，利用月亮的圆缺变化来判断潮水的涨落……

现代科学技术的发展对天文学有了更多新的需求，天文学得到了飞速的发展。

天文台编制的各种历表，不仅满足了人们日常生活的应用，而且更是航海、航空、大地测量、科学研究等部门迫切需要的。生活中离不开时间，近代科学更需要测定和记录精确的时间，天文台就承担了测定标准时间和提供时间服务的工作。

各种天体和广袤的宇宙是理想的实验室，宇宙间存在着地面实验室无法达到的超大尺度、超大质量、超高速、超高（低）密度、超高（低）温、超高压、超真空和超强磁场等极端物理条件。例如质量比太阳大几十倍的星球，几十亿度的高温，几十亿大气压的高压，每立方厘米几十亿吨的超密物质，以及每立方厘米仅有一两个原子的超真空状态，等等。人们经常从天文学的新发现得到启发，然后再加以利用。这在科学史上有着大量生动的事例：从总结行星运动的规律得出了万有引力定律；观测到太阳上氦的光谱线后，才在地球上找到了氦元素；从计算太阳和新星爆发的能量，发现了人们原本不了解的核能源……美丽的草帽星系M104麒麟座V838也许是已知最大的恒星之一，2002年曾发生剧烈的爆发

天文学曾对数学和力学的发展起了奠基性的作用。天文学和物理学的结合产生了天体物理学，成为当代天文学的主流。宇宙中星际分子和有机分子的发现，以及地外生命的探索开创了天体化学和天体生物学的研究，并成为生命起源研究的重要领域。天文学同地球物理学和地学的密切结合，开辟了空间天气学和天文地球动力学等新的交叉学科。天文学是空间科学的先驱，又是它不可缺少的内容和依托。因此，天文学和自然科学的几乎所有学科互相渗透、互相促进，成为整个自然科学中不可缺少的重要组成部分。

现代天文观测和研究追求极微弱信号的探测、极高的空间和时间分辨率、极精确的空间导向和定位以及极精密的计时等，因而在天文学研究中发展起来的天文技术、方法和新概念对人类的技术进步有着巨大的推动作用。

当代地球与空间环境的保护和利用这一重大问题同人类生存和社会发展密切相关。它涉及全球气候变化研究，大气臭氧层保护，地震和旱涝的预测，甚至小行星撞击地球的监测等。太阳活动的剧烈变化还会造成无线电通信中断、电力系统故障、人造卫星损坏和变轨，以及威胁宇航员安全等重大灾害。卫星的监测、空间碎片的研究，以及自主的时间服务系统可以为国家安全和航天器的安全提供保障。所有这些，无一不同天文学的研究息息相关。太阳系（左）和一颗红矮星的行星系统比较图

天文学向我们揭示了自然界的真面目。几千年来人们对于地球的性质、地球在宇宙中的位置以及宇宙的结构等方面都曾有过错误的认识。假如没有天文学，这些错误的认识将会继续下去。波兰天文学家哥白尼冲破长达千余年的宗教束缚，提出了日心说，把自然科学从神学中解放出来，开创了人类思想史上第一次伟大的革命，是人类认识宇宙的第一次飞跃，就是最好的例证。

在人类进入航天飞行的时代，天文学集中了人类对于自然认识的精华。天文学不仅可以培养人们强烈的求知欲望、勇于创新的精神和科学的思维方法，而且更有助于认识人类在自然界和宇宙中的地位，树立起正确的认识论和世界观。如果一个人对现代天文学的伟大成就一无所知，他就不能算是一个受过良好教育的人。正因为如此，世界上很多国家都把天文学列入了中学课程。

上面仅仅从几方面简单介绍了天文学的发展和应用。随着激动人心的新发现不断涌现，新认识、新理论层出不穷，天文学空前地活跃起来，成为自然科学中最活跃的前沿学科之一，在人类认识宇宙的又一次飞跃中成为无可争辩的主角和带头学科，对现代科学的发展起了无可替代的推动作用。（方成）【微博士】空间天气

太阳上发生的耀斑和日冕物质抛射等剧烈活动具有巨大的能量。一次日冕物质抛射事件可抛射出上百亿吨的物质，速度达50～2000千米/秒，产生强大的激波和各种扰动。耀斑的总能量相当于1万～10万次火山爆发或百万个氢弹爆炸，可辐射出强烈的无线电、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等各种电磁波，抛射出大量高能粒子太阳风暴对各种空间探测器和卫星（包括电子、质子和重离子等），持都可能造成影响续时间为几分钟至几小时。这些太阳上的剧烈活动会严重影响地球及其附近空间的物理状态。人们把这种由太阳活动引起的日地空间短时间尺度的变化，称为空间天气。灾害性空间天气会产生一系列严重的后果。例如，造成人造卫星上的仪器和太阳能电池板的损坏，使卫星控制失灵、轨道变化和高度降低；威胁宇航员的安全；造成地球上的地磁暴和电离层暴，从而严重影响导航和通信等；强大的感应电流可以造成输电线路和设备的损坏；甚至还会影响地球的气候和人类的健康等。【微问题】天文学包括哪些分支学科？【关键词】天文学　空间科学　时间服务　天文方法　世界观

天象和观测

为什么天空看起来像个球

天空真是球形的吗？为何人们都有如此相似的感觉？其实这是一种错觉，产生这种错觉的原因，是因为星星太遥远了，我们完全无法判断哪颗星离得近，哪颗星离得远，以至于我们认知的距离感丧失了，错认为每颗星到我们的距离都是一样的，因此我们看到的天空就如同一个球形。

虽然这种“天球”的感觉是因错觉造成的，但在天文观测中，我们却可以借助“天球”的概念来标定天体在天空的位置。在天文观测中的天球，是以观测者为中心，以无穷远为半径假想出的一个巨大球面。既然这个球面是无穷远的，那么我们也不用顾及哪颗星星距离我们远，哪颗星星距离我们近，而是天球示意图把它们统一当作无穷远的天体来看待。这样一来，我们只需要在天球上画出网格坐标，就可以通过经度和纬度来记录天体的位置及变化。当天文学家通过望远镜观测时，用这些坐标数字就可以准确找寻天体。

为了形象表示天球，人们还制作出了天球仪。中国汉代的浑象和西方古罗马时期的法尔内塞天球都是早期天球仪的代表。天球仪和地球仪样子差不多，也有南北极和赤道。不过地球是真实存在的，而天球是假想球。天球上画的不再是地面上的河流山川，而是天上的日月星辰。相对于地球仪而言，天球仪上的坐标要复杂得多，除了常用的赤道坐标系，还有根据太阳运行的轨道平面建立的黄道坐标系，根据银河系的盘面建立的银道坐标系，根据观测地的地平圈建立的地平坐标系等，它们都可以用来记录各种天体的位置。

三维的天球仪是以天球之外观察者的角度来设计的，因而同地球上看到的方位刚好相反，使用并不方便。更常用的是投影后的二维星图。位于苏州的南宋石刻天文图就是这样绘制的。（张超）

为什么天文学家不管天气预报

如果你问一位天文学家“明天天气如何”，估计他会一愣。这是因为作为一名天文学家，他既不研究大气，也不从事气象预报工作。他感兴趣的，主要是地球大气层以外的事情。有些天文学家研究的是太阳系中的天体，包括火星、木星这样的行星，也关注彗星、小行星这些小质量天体，他们研究的是“行星科学”。有些天文学家喜欢研究太阳以及更加遥远的恒星，他们研究的是“恒星天文学”。有一些天文学家研究恒星等天体组成的银河系以及更远的星系，他们研究的是“星系天文学”。还有些天文学家喜欢探索整个宇宙的故事，他们关注宇宙在膨胀还是收缩，宇宙何时形成，以后又将怎样，这个领域称为“宇宙学”。可以说，地球大气层之外的所有天体，都是天文学家研究的对象。鱼眼镜头拍摄的帕拉纳尔天文台，天文学家关心的是大气层外的天体

不过也有例外。比如，天文学中有一个门类称为“流星天文学”。流星是宇宙空间的流星体闯入大气层后，和大气摩擦而产生的发光现象。虽然这种现象发生在大气层内，但其本体来源于宇宙，因此同样也被天文学家所关注。和流星天文学类似，从外太空掉落到地面上的陨石，从太阳来的带电粒子产生的极光，宇宙中高能粒子在大气中产生的簇射，这些都是天文学研究的对象。

那么天气预报应该归谁呢？原来，从事天气和气候方面研究的是气象学家。不过天文和气象在过去经常被人们放在一起来谈。因为中国早期的香港天文台、徐家汇天文台、青岛观象台等台站，最重要的工作是做气象数据记录，此外才是从事天文现象观测。这也难怪让人产生“天文气象是一家”的误会。如今香港天文台（上图）仍在预报气象，热带风暴来临时会挂“风球”（下图）

随着学科划分越来越精细，天文学和气象学逐渐成为两个独立的学科，如今的天文台不再负责气象观测，天文学家可以专心研究自己钟爱的天体了。不过，由于天文是基于观测的一门学科，需要用望远镜去观测遥远的天体，了解观测时的天气如何就很重要。因此，观测天文学家才会密切关注天气变化，从而制定更好的观测方案。（张超）

为什么恒星会眨眼

在晴朗的夜晚，我们会看到繁星闪烁，好像在“眨眼睛”，这是怎么回事儿呢？这是由于大气抖动引起的。如果在夏天远望灼热的沥青路面，就会发现路面上方的空气好像流水一样上下翻动。当我们透过空气看远方的景物，发现景物也变得模模糊糊、抖动不停。中国古人给这种现象起了一个好玩的名字叫“野马”。空气在冷热不均匀的时候就会出现密度的变化，它们使大气的折射性质发生变化，就像一个个小透镜，于是导致了这种抖动现象。星光是点光源，光线在经过地球大气层的过程中会遇到很多类似的“小透镜”，当这些“小透镜”抖动时，星光便有时分散，有时汇聚，在我们看来就忽明忽暗，如同“眨眼”。像金星等行星由于不是点光源而是面光源，张角往往大于密度不均的空气“透镜”的尺度，所以不易受到大气抖动的影响，一般看上去不会“眨眼”。

天文学家用“视宁度”来表征大气抖动造成星星“眨眼”的程度，空气抖动会影响到望远镜观测天体的清晰度，因此专业天文台要建在空气相对“安静”，也就是“视宁度”好的地方。（张超）【微博士】天球上的坐标

天文学家最常用的天球坐标系以地球赤道面为基准面，因此被命名为赤道坐标系。在这个坐标系中，北极星所在的位置为赤纬90°，太阳在春分点时的位置定为赤经恒星会“眨眼”而行星较宁静的原理示意图0°，过天球中心与地球赤道面平行的平面称为天赤道面，天赤道面和天球相交的大圆就是天赤道。【微问题】二维星图应该怎么看？【关键词】天球　天文台　视宁度

肉眼可以看到多少颗星星

普通人用肉眼能看到多少星星？一起来数数吧。不要以为这是一件不可能完成的任务，只要方法得当，还是可以数清的。古希腊天文学家依巴谷把星星按亮度分为不同等级，很亮的星星定为1等，其次的定为2等，而把人眼勉强能看到的星星定为6等，更暗弱的星星，仅仅凭人眼就无法看到了。

这样一来，我们只需要记录每个星等有多少颗星，便可以知道肉眼能看到多少星了。天文学家已经把这个工作做完了：全天有1等星20颗，2等星46颗，3等星134颗，4等星458颗，5等星1476颗，6等星4840颗，一共是6974颗。

这将近7000颗是整个天球上肉眼可见的所有星星。不过，当我们在地面上看时，只有约一半的星星在地平线之上，另一半则沉于地下。而在地平线附近，星光由于要穿过浓密的大气层，减弱得更加厉害，因此在地平线附近低空的星星也很难被看到。这样算来，只有约3000颗星“幸存”。

在实际观测中，由于受到很多观测条件的影响，比如月光干扰、大气透明度不佳、个人视力差别等因素，一般人们看到的星星数量还要少于3000颗。古希腊天文学家依巴谷据说视力极好，而他根据观测编制的星表中，星星的数量也不过千颗。因此当我们看到繁星满天的时候，仔细数一数，并没有我们想象的那么多。

什么？你在晚上只见过十多颗星星？这也难怪，如今的城市发展迅速，夜空受到灯光的影响，其背景亮度在逐渐提高。如今在大城市中，暗于3等的星都淹没在明亮的夜空背景中，再除掉沉没于地平线下的那些星，即使天气再好，我们也只能看见二三十颗星了。（张超）

为什么天上有88个星座

晴朗的夜空，繁星密布。远古人类经过长期的观察，发现群星组成的图案是恒定不变的，只有少数几颗亮星（行星）在众星之间游走。为了区分并称呼这些恒定不变的星星，人们将它们分组，取以专门的名称。不同的民族，组合方法不同，名称也各异。现代国际通行的星座划分，可溯源至古巴比伦。古巴比伦远在5000年前就有了最早的星座名称。公元前13世纪，已划分出黄道带上的12个星座，称为“黄道十二宫”，意为太阳周年运行过程中的12座行宫。以后又逐渐扩充，命名了更多星座。公元2世纪，古希腊天文学家托勒玫在总结前人认识的基础上，编制出含有48个星座的表。16～17世纪欧洲地理大发现，又补充了南天的一些星座。这时的星座概念，还只是一些肉眼可见的亮星之间的组合，星座与星座之间并没有明确的界限。随着天文望远镜技术的发展，越来越多的暗星被发现和深入研究，但它们属于哪一个星座，怎样标记和称呼它们，难以明确。以北极点为中心的北天星座及其神话形象以南极点为中心的南天星座及其神话形象

1928年，为了天文学研究的需要，国际天文学联合会在荷兰莱顿举行的大会明确地将全天空划分为88个星座区域，沿天球赤道坐标系的赤经、赤纬线曲折分界，保留住传统的星座名字，用拉丁文规定其学术名称和由三个明确大小写的字母组成其缩写符号，全世界统一使用。其后，中国天文学会又确定了星座的中文译名，成为正式的学术名称。

其他文明也有自己的星空划分和命名方法。比如中国古代把星空划分为三垣、四象、二十八宿等，它们在历史和文化上发挥过很大的作用，在功能方面与西方流行的星座是类似的。（苏宜）

为什么四季的星空不一样

人在地球上任何位置，只能看到半个星空，另一半星空在地平线下。在南北两极，地球自转轴通过头顶，星空怎么转也还是那些星，地底下的不会升起来。而在一般纬度的地方，人们可以看到星空随季节不同而有规律地变换。

四季星空的变换原因和地球公转有关。太阳之外的恒星距离地球都非常遥远，而地球距太阳较近，所以在地球绕太阳公转时，从地球上看起来太阳便在相对不动的众星之间运转，一年一个周期，这称为“太阳周年视运动”。因为地球的大气分子散射阳光，所以我们在白天看不到被太阳光辉淹没的半个星空，只能在夜晚看到反方向的另半个星空。这样，随着太阳的周年视运动，我们就轮流看到了不同的星空。春季里，太阳离飞马座不远，半夜时，反方向的狮子座高悬头顶；夏季时，太阳移至猎户座附近，半夜可见到天蝎座；秋季里，太阳在狮子座中，飞马座成为半夜星空的主角；到冬季，太阳移至天蝎座，所以半夜当空的是猎户座。这就是四季星空的变换。

当然，星空的变换并不是突然换季，而是每晚都在连续地进行。因为太阳周年视运动一年转360°，折合每天在黄道上移动约1°，而由地球自转造成的星空东升西落，转过这1°约需4分钟。所以同一颗恒星每天升起的时间提前4分钟，一个月提前2小时，一年提前24小时，又回到原来的时间了。星移斗转，年复一年，星空总是这样有规律地运转不息。（苏宜）黄道十二宫四季星空的主要星座【微博士】星座能预测人的命运吗

星座只是人为划分的天空区域，没有实质性的物理含义。同一星座中的恒星彼此并无物理联系，相距十分遥远，根本不存在“星座”这种实体。那些看似神秘的名称，只不过是古人想象的产物。所谓人出生时太阳位于哪个星座，他（或她）就属于这个星座，并据此推演出有关人的性格、命运、气质等的各种奇谈怪论，其实都是无稽之谈，毫无科学根据。认为星座运程和自己的命运“符合”，很可能是一种心理作用。人们容易把一些适合所有人的笼统描述认为是专门针对自己的描述，这称为“巴纳姆效应”。不信的话，你可以把某个星座运势的语句打乱后随机分配到其他星座，再问一问相信星座同命运有关的朋友，看看有几分符合。【微问题】今天的黄道星座还是12个吗？【关键词】星座　星等　黄道

为什么天文学家要使用星表

天文学家解开宇宙的奥秘是从记录星星的位置开始的。那些为星星编了号的表格索引就是星表。中国已知最早的星表是由战国时期的甘德、石申分别编写的，他们的原作早已失传。后人编撰的合集——《甘石星经》，时至今日也只剩下他人引用的只言片语。古希腊天文学家依巴谷编制的西方第一份星表也是因为在其后的另一位古希腊天文学家托勒玫的著作中被述及才为世人所知，其中包括1000多颗恒星的资料。敦煌出土的唐代星图显示了北极附近的“三垣”天区中国古人把接近赤道的天区分为“四象”，共二十八宿

后来天文学家不断编制更精确的星表。丹麦天文学家第谷在1576年建立了汶岛天文台，完成了望远镜时代之前最为精确的天文观测。后来德国天文学家开普勒根据第谷的观测资料，编制发表了《鲁道夫星表》，为他发现行星运动定律打下了可靠的基础。但是这时欧洲的观测者们从未见过南极附近的星空。1676年，年仅20岁的英国天文学家哈雷乘坐东印度公司的航船到达南大西洋上的圣赫勒拿岛，在那里建立了第一个南天观测站。3年后他发表了第一份《南天星表》，因而被誉为“南天的第谷”，获得牛津大学的学位并被选入英国皇家学会。

天空中不只有明亮耀眼的恒星，还有众多美丽的星云，它们也有自己的星表。18世纪的法国天文学家梅西叶在搜索彗星的过程中发现天空中有许多模糊的天体很容易和彗星混淆。他于是将110个此类天体编成表，以“梅西叶星表”为名发表。我们今天知道，这些相对黯淡的天体既包括弥漫的星云，也包括密集的星团，还包括遥远的星系。此表今称“梅西叶星云星团表”，表中所列的那些美丽的天体，直到今天仍是天文学家和天文爱好者们频繁观测的目标。

经过400多年的观测积累，今天的星表类型已经非常丰富。从不同的天体类型到不同的观测波段，每一类天体都各有自己的星表。而且星表的内容也得到了极大的扩充，除了天体的位置之外，还包括距离、颜色、温度、光谱型、红移等许多信息。这些卷帙浩繁的数据曾经耗费了许多天文学家毕生的精力，现在我们可以通过互联网方便地使用这些成果。目前最大的天文星表数据库是由法国斯特拉斯堡天文数据中心开发维护的CDS数据库系统（http：//cdsweb.u-strasbg.fr），所有历史上的重要星表以及最新的研究结果都能够在这个系统中统一查询。（余恒）

为什么杜牧在诗中说“卧看牵牛织女星”

唐代诗人杜牧在著名诗篇《秋夕》中写道：“银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。天阶夜色凉如水，卧看牵牛织女星。”夏秋之交，晴朗的夜空中，银河像一袭轻纱斜挂天际，牛郎织女隔河相望。牛郎星（天鹰座α星）两侧各有一颗小星，那是肩挑着的一双儿女，古称“河鼓三星”。比牛郎更亮的织女星（天琴座α星）孤寂地伫立对岸。十字形的天鹅座展翅翱翔在银河中央，尾羽上有一颗亮星，中文名天津四（天鹅座α星）。津一般指渡口，但组成中国古代星官“天津”的9颗恒星则像一条大船，横亘于银河中央，其中第4颗最亮。天津四与牛郎、织女形成的接近等腰的大三角形，称为夏季大三角，很容易找到。杜牧诗的最后一句，有的版本写作“坐看牵牛织女星”，但实际上“卧看”更具有合理性。因为“秋夕”指农历七月初七，大约在公历的8月上中旬，立秋节气前后，对于中国中原地区来说，夏季大三角位于头顶正上方，“坐看”或站着看会使人脖子发酸，难以坚持。这时暑热尚未退去，晚上人们在户外纳凉。刚刚嬉闹扑萤、玩累了的少男少女们，躺在临时搭起的凉床上“卧看牵牛织女星”，浮想着有关牛郎、织女七夕相会的浪漫而凄美的神话故事，应当是非常自然而且惬意的享受。（苏宜）夏季大三角

为什么杜甫有“人生不相见，动如参与商”的诗句

对于普通人来说，要想在夜晚准确地辨识出某一颗星，最可靠的方法是用星图。星图是把天球上的星星投影到二维的平面上制成的，我们只要把星图举过头顶，就可以对照星空来一一辨认了。要注意的是，星图上的东、西与地图的东、西截然相反，不是“左西、右东”，而是“左东、右西”。这是为什么呢？还是让我们回忆一下使用地图和星图的方法：当我们使用地图时，需要将地图平铺在桌子上，俯身低头观看，上面的方向即为“北”。而使用星图时，我们需要将星图举到头顶上，仰头面朝星图观看，如果头顶方向仍然保持“上北”，那么就要转身180°才行，这就使得东、西颠倒过来。为了让星图东、西依然对应正确的位置，只能改为“左东、右西”了。【微问题】中国古代怎么划分星空？【关键词】星表　星图　夏季大三角活动星图

为什么昼夜长短总在变化

如果你稍加留心，就会发现每天白天和夜晚的长度都是变化的——夏天昼长夜短，冬天昼短夜长，而在春秋季，昼夜长短差不多等长。这种现象究竟是怎么形成的呢？

要想得到这个答案，还得从昼夜的形成原因说起。地球是太阳系中的一颗行星，它环绕太阳运动，约365天公转一周。而在它公转的同时，它还像一个陀螺一样在自转运动。正是这种自转产生了昼夜更替——当太阳照射地球的一边时，这边为白天，而反面为黑夜。反之，当地球转到另一边时，这边就成了黑夜，而反面成为白天。

如果从远离地球的地方看地球，会发现黑的一面和亮的一面具有相等的面积，地球自转也是基本均匀的，那为什么我们会感觉昼夜长短发生变化呢？原来地球自转的赤道面并不是和公转平面（黄道面）重合的，而是呈一个夹角，大约是23.5°。这就意味着，在地球环绕太阳公转时，即使同一地点不同时间受太阳照射的角度也不相同！当地球运动到6月，太阳直射到地球北半球的时候，会发现北半球亮的一面比黑的一面大，也就是白昼时间长于黑夜，这就是我们所在的北半球的夏季。反之，当地球运行到12月，太阳直射到南半球时，会发现北半球黑的面积比亮的面积大，也就是黑夜长于白昼，这就是北半球的冬季。而在9月和3月，地球自转轴和太阳光垂直，北半球和南半球的黑夜和白昼长短就都一样了。地球公转与自转示意图

这样看来，地球的公转和自转造就了四季，也造就了寒带、温带、热带等不同气候带。那么地球上有没有昼夜长短不发生变化的地方呢？有！在赤道上，白天和黑夜的长度就是永远相等的。而越往南北极靠近，昼夜长短的变化就越剧烈，到了南北极点，就会出现半年白天、半年黑夜的情况。在中国，海南岛的人们就不容易体会到日夜长短的变化，而在黑龙江漠河、新疆阿勒泰的人们，就知道夏天的白天比冬天长很多。（张超）

一天到底有多长

在北半球，一个天体运行到正南方向时，我们称这个天体位于“上中天”。太阳连续两次上中天的时间间隔，就称为一个“太阳日”，其时间长度约为24小时。如果这个天体是某颗恒星，那么它连续两次上中天的时间间隔就称为一个“恒星日”，其时间长度约为23小时56分。也就是说一个恒星日比一个太阳日短4分钟。这4分钟去哪里了？原来，因为地球在自转的同时还有公转，自转方向和公转方向大致相同。因此，太阳日把公转和自转的效果都合在一起，就是24小时。而恒星日只计入了地球自转，因此短了大概4分钟。

天文学家发现，无论太阳日还是恒星日，都不是一成不变的。如今世界上很多天文台都有极其精确的“原子钟”，它们利用原子稳定的振动来记录时间，使天文学家发现“天”这个时间单位居然有些微小的变化：3、4月地球转得稍慢，而8月转得稍快。这点小小的变化人们根本无从察觉，只能用精确的原子钟才能发现。（张超）

为什么有些星星永不落下，有些星星又永不升起

太阳每天东升西落，天上的星星也是每天东升西落。有没有星星不会落下呢？有！在北半球的人会发现北极星就是一颗永不下落的星。而另一些星星则正相反，永远都不会升上天空。

我们看到的星星如何运动，取决于我们在地球上所处的位置。在北纬40°的北京，北极星的高度为40°，因此北天极直到北纬50°的星便不会下落。如果你站在地球的北极，北极星就在头顶，北天极直到赤道（地平线）的星都不会下落，这是怎样的景象？天上看得见的星星，都绕着头顶转，几乎没有星星会落下！如果你在地球的赤道上，则几乎所有的星都在做东升西落的运动！在国际空间站上长时间曝光拍摄到的星迹图

那么，又是那些星星从来不肯升起呢？其实这和那些从不下落的星星道理一样。在北纬40°的北京，既然北天极直到北纬50°的星永不下落，那么南天极直到南纬50°的星就永不升起。在北极，北半球的星永远待在天上，南半球的星都永不升起。而在赤道上，就没有永不上升，或者永不下落的天体了。

从星迹图可以直观地了解这一点。星迹图是镜头中心对着北极或南极长时间曝光后拍下的照片，星迹图中不被地平线阻挡的圆环就是不会落下的恒星划出的轨迹。（张超）【微博士】什么情况下，太阳不会升起来

太阳每天升起，有太阳不露面的时候吗？有的！每年的春分日，太阳直射赤道，南极点就开始出现极夜，太阳不再升起。从这天起，南极圈内极夜的范围逐渐扩大，到了夏至日，太阳直射北回归线时，整个南极圈内都见不到太阳升起。反之，每年从秋分日开始，北极点出现极夜，太阳不再升起。从这天起，北极圈内极夜的范围逐渐扩大。到了冬至日，太阳直射南回归线，整个北极圈就都见不到太阳升起了。【微问题】所有行星的恒星日都比太阳日短吗？【关键词】太阳日　恒星日　四季　星迹图

望远镜发明之前天文学家怎样工作

望远镜发明之前，天文学家的主要工作是计量时间，观测天体的方位。

在中国，最古老的天文仪器是西周初期问世的圭表。它分为圭和表两部分。圭沿正南北方向水平放置，而表则竖立在圭的南端，并向头顶方向延伸。表的高度一般为“八尺”，顶部有一圆孔。正午时阳光射入圆孔，会在圭面上留下孔影。冬至时，在圭面上孔影离表底部的距离最长；夏至时则距离最短。中国古代把圭面上孔影最长的冬至到下一年冬至的时间间隔定为一回归年。

圭表主要是用来计量时间的，而中国古代测量天体坐标位置常用的仪器是浑仪，它由瞄准待测天体的窥管、反映各种坐标系统的读数环、支承结构和转动部件等构成。当窥管对准待测天体后，就可以从多组环圈读出天体的几种坐标。北宋元祐年间，苏颂、韩公廉制作了元祐浑仪。元祐浑仪后来安装在他们两人在元祐七年（1092年）建成的水运仪象台中，该台高12米、宽7米，分为上、中、下3隔。上隔放元陈列在北京古观象台的圭表祐浑仪，中隔放浑象（可用于演示天象，类似现今的天球仪）；下隔的前部是一个由木偶出入报时的五层木阁，后部则是均匀挂满36个水斗的巨大枢轮，作为动力装置。这一动力装置不仅能驱动五层木阁中的木偶出入报时，而且还能使元祐浑仪的窥管以及浑象每过几分钟转过一个角度，从而起到跟踪天体运动的作用。元祐浑仪的屋顶可以开启，已开创了现今天文台活动屋顶的先河；而它的窥管能间歇性地跟踪天体，则是现代望远镜中转仪钟的祖先。可见水运仪象台的研制者何等聪慧！

16世纪晚期，丹麦天文学家第谷在汶岛建立了天文台，安装了自己精心设计的十多台古典天文仪器。其中最著名的一台是结构独特的墙象限仪，它安装在一堵正南北方向的墙上，主要部件是一个半径1.8米、刻度精细的90°铜圆弧，其上有一瞄准器，观测者可以通过它测定南侧墙的上部长方形孔中所见的星的位置。这台墙象限仪可测得天体过子午圈时的地平高度，即天体方向对地平面的倾角。第谷研制的古典天文仪器结构精细，天文观测的精度很高。后来德国天文学家开普勒利用第谷留下的观测资料，得出了著名的行星运动定律。（汤海明）第谷正在用墙象限仪观测

用业余天文望远镜能看到什么

并不是只有专业大型望远镜才能进行天文观测，天空中的一些较大、较亮的天体，利用业余天文望远镜就可以欣赏。实际上，伽利略、牛顿时代的专业望远镜还不如今天的中高级业余望远镜性能好呢。如果我们将望远镜对准月球，可以观察到月球表面布满大大小小的环形山。我们把望远镜对准土星，环绕在土星周围的光环会让我们觉得十分有趣。将望远镜指向银河，我们会发现那缥缈的天河原来是由无数的星星所组成。而当我们使用较高质量的望远镜时，就可以对夜空中的天体做更仔细的观察。我们可以观察到金星的盈亏现象，木星表面的条纹和大红斑，甚至看到火星的极冠。在观察环境较好的山区，我们还可以通过望远镜找到宇宙中那些神秘而美丽的星云和星系。

那么，我们该如何选择自己的望远镜呢？

首先要明确观察目标的特点。比如说，当你所要观察的是明亮且细节丰富的天体，比如月球、土星、木星时，那你便需要一台物镜焦距较长的天文望远镜，这有利于你获取较大的放大倍率；当你所要观察的是暗淡的遥远星云、星系之类的目标，那便需要一台物镜焦距较短的望远镜，以获得较大的视场和较高的反差。其次，要考虑望远镜的口径。因为口径决定了望远镜分辨率，也就是说口径越大的望远镜成像可以更清晰。但口径大了不但价格更高，也限制了你随身携带的可能，所以需要在口径与便携性上找一个适合个人的平衡点。还有，同样光学形式和口径的望远镜价格可能也会有很大差距，这主要是由于制造精度不同造成的。制造精度较高的小口径望远镜的观察效果，经常超过那些粗制滥造的大口径望远镜。因此，具有适当焦距，有较高光学品质，并且在经济上自己能够承受的前提下，口径较大的望远镜是最适当的选择。

不过，很多有趣的天体仅凭肉眼通过望远镜观看，还是难以看清的。这时我们需要借助一部单反照相机来代替我们的肉眼，对宇宙深处的暗淡天体进行观察，以便发挥业余天文望远镜更大的效能。（汤海明）业余望远镜中的月球折射望远镜光路示意图

第一架天文望远镜是谁制作的

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