熟悉又陌生的行星:从太阳系内到太阳系外

过去几千年人类对行星认识的范围仅仅局限在太阳系内,而数目也仅仅不到十颗。从上世纪末到现在短短的二十来年,人类已经发现了成千上万颗太阳系外行星。古老的行星科学向人们展现了它新的面孔,把人们从太阳系内带到了太阳系外。文章首先简要回顾了人类探索行星的历史,然后介绍太阳系外行星领域的一些重要进展及热门的研究话题,最后谈及对该领域未来的展望和期待。     

现代天文谱新篇——IAU投票界定太阳系行星

 中国“天文申奥”成功与投票界定“行星”国际天文学联合会（IAU）第26届大会于2006年8月13～24日在捷克首都布拉格举行,来自世界75个国家和地区的2500多名天文学家出席大会。8月24日晚间,在大会闭幕式上,IAU主席埃克斯教授宣布:中国北京获得2012年第28届IAU大会主办权。这件事令国内科学界非常兴奋!因为国际天文学联合会大会被称为国际天文学领域的“奥运会”,每3年召开一次。早在2005年11月,中国天文学会向国际天文联合会执委会提交了申办2012年第28届IAU大会的申办书,申办地点为中国北京。     

现代天文谱新篇——IAU投票界定太阳系行星

在2006年8月24日当地时间下午2点（北京时间晚9点30分）于捷克首都布拉格会议中心举行的国际天文学联合会IAU第26届代表大会上，来自不同国家的近500名正式代表，以举手表决的方式通过了执委会提出的关于太阳系行星定义的决议．该决议第一次明确提出了太阳系天体的分类规则：把太阳系中的行星和其他天体分为行星、矮行星、太阳系小天体三类；把矮行星中以冥王星为标志的海王外天体分为一个新的族。     

走近天文之二 理解星座的真面目

<正>1引言星座可以说是天文学的起点,古代天文学家用星座来跟踪日月星辰的运行规律,告诉我们时间历法。在这个过程里,古人还编织了非常生动有趣的星座故事,如今通过这些故事,我们可以理解究竟星座是怎么回事儿。通过破解占星术的秘密,我们还可以理解古人对于天文现象的疑问,思索我们和宇宙之间的联系。"生日星座"(星宫)是一种时尚文化,在大多数解读中误解了它和天上星座之间的关系,笔者通过溯     

熟悉而又难以理解的水

水参与了地球上各种物理、化学和生命过程,对水的研究是理解自然的必然需求。水是一种独特的物质,具有极为复杂的结构和反常物性。水科学和水一样令人着迷。     

走近天文之一 揭开黑洞的神秘面纱

<正>1引言于我们,黑洞是个既陌生又熟悉的话题。熟悉的是,它经常出现在科幻作品中,被描述成拥有着吸尘器般巨大吸引力、隐身的贪婪怪兽。陌生的是,黑洞究竟是什么,天文学家们如何"看"到黑洞,为什么要研究黑洞。请随笔者一起揭开黑洞的神秘面纱。2黑洞是什么?最简单的黑洞模型是个不带电也不转动的黑洞。这个模型最早是     

走近量子纠缠系列之四 帮倒忙的贝尔

<正>上一讲中提到的约翰·惠勒(John Wheeler,图1)是"黑洞"一词的命名者。学物理的也许记得他和他两个学生合写的那部大块头著作《引力论》(Gravitation)。此书洋洋洒洒1279页,拿起来像块大砖头,是一部既学术严谨又风格诙谐的巨著。惠勒不仅构想了"延迟选择实验",也是提出验证光子纠缠态实验的第一人。他在1948年提出,由正负电子对湮灭生成的一对散射光子应该具有两个不同的自旋,即如果     

太阳系形成之初的残留物

当欧洲太空署的罗塞塔探测器在2010 年7 月10 日飞掠司琴星(Lutetia,如图)时,行星学家不能确定他们看到的是什么类型的小行星。但是《科学》最近报道,这颗121 千米长的小行星是1 万多颗已知小行星中第一个被确认为46 亿年前行星形成之初的完整星子。它的密度很高,其引力已使罗塞塔的路径发生弯曲。星子是太阳系形成初期,太阳赤道面附近的粒子团由于自吸引而收缩形成的天体。这次快速掠过有助于研究星子的矿物成分。     

走近天文之五 从银河到银河系、从星云到星系

正1导语如果说宇宙像一个无边无际的大海,那么星系就像大海中的一座座小岛。宇宙中有几千亿个星系,而我们的银河系是其中普普通通的一员。身在庐山中,难识真面目。那身在银河系中的我们,是如何分析出我们所处银河系的样子呢?我们对银河系之外的河外星系又有怎样的认知历程呢?接下来,请随笔者一起简要回溯我们对星系的认识历程,从银河到银河系,从银河系到河外星系。     

太阳系行星的老大哥——木星

正一、并非气态的气态巨行星无论从体积还是质量上讲,木星在太阳系行星里都是当之无愧的"老大哥",它的体积约为地球体积的1321倍,质量约为地球质量的318倍,两者都比已知的太阳系所有其他行星的总和还大得多。与这一身份完全相称地,木星在罗马神话中被称为朱比特,是众神之王。细心的读者也许会问:在罗马神话出现的年代里,难道人们就已经知道木星的巨大了吗?答案当然是否定的。那么,当时的木星为什么会被冠以"众神之王"的威名呢?是纯属巧合吗?答案是:不完全是巧合,但确实也有巧合的因素。这巧合的因素在于木星的公转轨道周期很接近12     

利用数值风洞实验进行四种天文圆顶的风载研究

基于标准k-ε两方程湍流模型和2.5 m光学望远镜的4种典型天文圆顶,通过计算流体动力学软件Fluent进行数值风洞模拟实验。研究了在不同方向的恒定风作用下,圆顶打开时望远镜周围风速、湍流动能的分布状态和对天文观测的影响,以及圆顶关闭时风场对于圆顶外壁的压力情况。结果表明,封闭性较好的经典圆顶和球形圆顶对于不同方向风的阻隔效果明显,望远镜处于低速风环境,望远镜周围湍流动能较低,但视宁度较大;开放性更好的柱式和蚌壳折叠式圆顶所保护的望远镜则更多地处于高速风环境,视场方向的湍流动能相对较高,但视宁度相对较小;圆顶关闭时,顺风方向上,4种结构表面所受风压均呈现由正高压向负高压转化,最终接近于0的发展趋势。根据分析结果提出了不同天文圆顶的适用条件和不利因素,为今后不同气候环境下光学望远镜圆顶结构的设计提供了参考。     

月球背面——低频射电天文观测的圣地

宇宙辐射电磁波谱的任何一个波段背后,都有天体的物理现象和机理,只要能感知到,就可以寻找它们的规律。20世纪30年代,美国贝尔实验室工程师卡尔央斯基在短波高频波段偶然收到来自地球之外的天体辐射,开启了射电天文的大门。自此,电磁波成为了天文学家观测天体辐射的核心手段之一。由于地球空间存在的比较浓密的电离层,能够反射短波和中波波段的人造电磁波,使得电磁波无法逃出地球范围。但与此同时,来自地球以外低于10兆赫兹的电磁辐射,也无法透过地球电离层到达地面。可以说,这个波段的天文观测窗口被地球电离层“屏蔽”了。与地球相比,月球的电离层非常稀薄,在其表面的射频观测下限可以达到500 kHz,在夜间还会更低。利用月球背面“干净”电磁环境开展低频射电探测,是全世界天文学家梦寐以求的事情,将填补低频射电观测的空白。因此,嫦娥四号月球着陆探测为科学家提供了在月球背面和月球空间开展低频射电天文研究的绝佳起步机会。     

月球背面——低频射电天文观测的圣地

 宇宙辐射电磁波谱的任何一个波段背后，都有天体的物理现象和机理，只要能感知到，就可以寻找它们的规律。20世纪30年代，美国贝尔实验室工程师卡尔央斯基在短波高频波段偶然收到来自地球之外的天体辐射，开启了射电天文的大门。自此，电磁波成为了天文学家观测天体辐射的核心手段之一。由于地球空间存在的比较浓密的电离层，能够反射短波和中波波段的人造电磁波，使得电磁波无法逃出地球范围。但与此同时，来自地球以外低于10兆赫兹的电磁辐射，也无法透过地球电离层到达地面。可以说，这个波段的天文观测窗口被地球电离层“屏蔽”了。与地球相比，月球的电离层非常稀薄，在其表面的射频观测下限可以达到500 kHz，在夜间还会更低。利用月球背面“干净”电磁环境开展低频射电探测，是全世界天文学家梦寐以求的事情，将填补低频射电观测的空白。因此，嫦娥四号月球着陆探测为科学家提供了在月球背面和月球空间开展低频射电天文研究的绝佳起步机会。     

说说我们的家园——地球的命运

国人大概都知道杞人忧天的故事．相传战国时列御寇所撰《列子》一书中的《天瑞》篇载有“杞国有人，忧天地崩坠，身亡所寄，废寝食者”；唐朝大诗人李白《梁甫吟》一诗中也提到这件事：“白日不照吾精诚，杞国无事忧天倾”；清李汝珍所著《镜花缘》第二十七回也有言：“杞人忧天，伯虑愁眠”．说的都是古时候杞国有个人，老爱瞎操心，明明不用担忧的事情，他也是不放心，特别是害怕天会塌下来，弄得自己无处安身．     

绵延了2000多年的证明——原子随笔之四

宇宙间存在着两种无限性：一种是物质世界在时间、空间和形态、组成上具有某种无限性；一种是人类的思维在时间、空间和能力、速度上也具有某种无限性．这两种无限性是宇宙间最完美的统一．在这种统一中，会存在两种形式的交替，从而形成了自然科学发展史上的两种情形：一种是人们先通过眼睛，观察到某种现象，然后通过脑袋去思考，建立图像和理论，比如像牛顿运动定律、X射线、放射性、卢瑟福原子模型等理论的建立，这种情形可以称之为是“从眼睛到脑袋”写出的历史；另一种情形主要是由脑袋提出一种猜想和假说，等待日后由事实去证明，     

教学过程设计——物理教学设计系列讲座之四

教学过程是为实现教学任务和达成教学目标，通过对话、沟通和合作，以动态生成的方式推进教学活动的进程；其基本环节和内在逻辑结构都是动态的．教学过程设计形成的是一个“弹性化”方案，但一般应对教学顺序、教学组织形式、学习方式、教学模式、教学方法、学习环境及课堂管理等方面进行分析和设计．     

真实世界的近似图像——“拉普拉斯妖”随笔之四

一 物理学走过的路,往往是从一个理想模型开始的. 牛顿力学可以认为是近代物理学的一个起点,它的研究就是从一个最简单的理想模型--质点开始的.所以从某种意义上讲,近代物理的研究对象起源于一个点.这一事实蕴含着物理学一贯就有的重要研究方法,即对一个真实的系统建立一个与之相对应的理想模型,物理学家先通过对理想模型的探讨,寻找规律,建立理论,然后再去阐释真实世界中的事情.     

自然科学与人文社会科学的异同——科学与人文漫话之四

分析了自然科学与人文社会科学的异同,人文科学与社会科学的联系及区别,并初步讨论了自然科学与人文社会科学的统一问题．     

基本物理常量的最新数值——现代计量科学专题之四

现代量子计量基准的量值建立在基本物理常量的基础之上,因此达到了极高的稳定性和复现性。而基本物理常量数值的精确测定也依赖于现代计量技术。因此在20世纪后半叶,物理学和计量学建立了极为密切的关系。国际物理和化学常量委员会特别成立了一个由物理学家和计量学家联合组成的基本物理常量任务组,收集各国在最精密的基本物理常量测量工作方面的最新进展,并进行“基本物理常量的平差工作”,得到基本物理常量的最新数值。