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點綴極地夜空的極光

 

極光發亮的能量來源是太陽,因此極光的活動和太陽有相當密切的關 係。太陽不但會發射光芒,還會放射一種名為「太陽風」的帶電微粒子,這是我們肉眼所看不的。我們所居住的地球是個有南極和北極的大磁鐵,帶電微粒子一旦靠 近,就會被磁力強大的南北極吸引,構成大氣的氧分子或原子和這些微粒子碰撞,就會發出各種顏色光,也就是所謂的「極光」。

原子和分子接收了微粒子的能量後形成不安定的狀態,這些不安定的原子和分子會將多餘能量以光的型態釋出,此時光的顏色是依原子和分子的種類而定。

綠色及紅色的極光是氧原子釋出的顏色,粉紅色則是氮分子所釋出的。美麗的極光結構其實和夜晚街道上閃爍的霓虹燈是一樣的。將稀薄的氖灌入玻璃管 內,兩端通上高電壓,電子和氛原子產生衝突便發出紅色光芒極光的形狀有弧狀、帶狀、簾狀、圈狀,形狀經常在變動,簾狀極光看起來就和簾子被風吹起的感覺一 樣,在冬天的昭和基地能看見美不 勝收的極光,相信是觀測隊員們最大的安慰吧!

 

 

 

流星雨極大值的時間

 

雖說1998年的獅子座流星雨如此受到眾人注目,但由於關於流星雨的極大期時間及數量的預測方式,目前仍是眾說紛紜。

NASA 所屬 Ames Research Center 的 Peter Jenniskens 以地球經過T-T彗星軌道的中央來計算所得到的時間。根據他的預測,此次流星雨的極大期發生在11月18日凌晨3:00,流星數目可能是每秒3顆,偶會爆 發每秒40顆的暴雨。此時最好的觀測地點是在中國和東南亞一帶 1995年11月18日在美國加州所攝得的獅子座流星雨。(Photo courtesy: Mike Koop, California Meteor Society.)

但是,因為彗星所遺留下來的碎片、灰塵等物質,無時無刻不受到各行星和其他天體的重力影響,很可能所處的位置會偏離彗星軌道中央點而比較靠近軌 道內側或軌道外側,甚至發生流星體群整個向軌道的前方或後方移動的現象,那麼以上述方式計算出來的極大期時間就不一定準確。因此像美國麻州劍橋大學小行星 中心的 Brian G. Marsden 就認為1998年到1999年根本看不到流星暴的現象。另外也可能會有其他未知的因素影響這些流星體的分佈情況,使得流星雨極大期的時間提前或延後幾個小 時。

美國噴射推進實驗室(JPL, NASA Jet Propulsion Laboratory)的 Donald K. Yoemans 在研究獅子座流星雨的過程中,他認為流星暴會發生在當地球經過彗星碎片帶狀區域的外側,或是就在彗星回歸後不久。他同時指出:從1899年和1933年的 資料來看,顯然母彗星所遺留下來的東西並不是均勻地分佈在它的軌道上。而因為1998~1999年時,地球通過的彗星軌道區域比1966年時遠了3倍,比 1833 年時遠了6倍,所以整個世紀末的流星雨的聲勢會比這兩年的情況弱上許多。根據他的理論,1998年獅子座流星雨發生的極大期應該會在11月18日的凌晨 3:40左右;至於1999年則是會在11月18日的9:48,此時台灣已是白晝,無法看到流星雨景象,只有在歐洲、大西洋東側、北非和西亞一帶才能看 見。

另外有些天文學家認為:流星雨極大期發生的時間和數量應與母彗星最近幾次的回歸都有關,所以他們利用電腦模擬的方式,計入T-T彗星五次回歸的 期間可能留下的碎片和灰塵數量,再加入行星重力攝動的影響,所計算出的結果可以正確地預測出1899年和1933年流星雨並不是很大,而1966年的獅子 座流星雨則非常壯觀,所以他們的計算是有相當的準確性。其中一組研究人員是來自美國Western Ontario大學的 Peter Brown 和 James Jones 使用超級電腦計算最近五次T-T彗星噴射出來的3百萬粒質點(每一質點代表一粒灰塵)的運動情形。根據他們的研究結果,1998年到2000年的獅子座流 星雨都會很壯觀,其中最壯觀的將是在1999年。而流星雨的極大期大都發生在地球通過彗星軌道面的前約2小時40分鐘,即1998年的11月18日凌晨 1:02左右,此時的觀測地點以西太平洋和日本一帶最好;1999年的極大期則發生在7:02左右,最好的觀測點是在蘇俄、中國到印度一帶。除了 Brown等人外,另外還有英國倫敦大學的 ZidianWu 和 Iwan P. Williams 等人則假設1965~1966的流星暴是由T-T彗星最近3次的回歸所噴發出來的物質有關。但是Wu等人的研究結果卻與Brown等人的結果迥異, 1998年的獅子座流星雨可能只和1899年一樣只有每小時40顆,或和1932年一樣只有有每小時240顆;至於1999年,那更是少得可憐。

綜觀上述各家說法,你要相信誰?或許都是錯的也不一定喔!因為根據歷史的記錄,1965年的獅子座流星雨極大期是在地球通過彗星軌道之前13小 時,只有夏威夷和澳洲一帶才看見;而1969年則發生在地球通過彗星軌道面之後4小時,流星數量約是每分鐘4顆左右。誰能抓得住流星體到底是往哪兒跑了?

 

 

二十年觀測,VLA 證實銀河系中心的高溫泡

 

 

天文學家今天在 VLA 20 週年的慶祝儀式上宣布,經過 VLA 長達二十年的電波觀測,終於證實了在銀河系中心有高密度、快速旋轉的高溫泡落向距離地球 26,000 光年的超巨質量黑洞中。

1974年,哈佛‧史密松天文物理中心的 Jun-Hui Zhao 與國家電波天文台( NRAO )的 Miller Goss、Geoff Bower 發現在銀河系中心有一個物體,每 106天規律輻射電波脈衝,此星體即人馬座A,據信它是比太陽還重260 萬倍的超巨質量黑洞。Zhao表示,天文學家相信在黑洞周圍有一個高速旋轉的物質盤,其內的物質不斷被吸進黑洞中,由於盤中內圈物質轉速較快,與外圈物質摩擦的結果產生高熱,對流效應使內圈物質成泡狀流向外圈較冷區域,同時還輻射出電波。

至於為什麼每 106 天這個物質泡才產生一次呢?這個問題對理論天文物理學家來說則是一大挑戰。哈佛大學著名的天文學家 Ramesh Narayan 表示,這個規律的電波輻射是相當令人驚訝的發現,而這也正是解開黑洞附近性質的一條重要線索。這些被稱為吸積盤的物體,不僅存在於銀河系中心,在其他星系與似星體中也有,它們輻射出巨大的能量、高能的次原子粒子噴流等物理特性都是目前仍然未解之謎。

當天文學家發現一個亮度有週期變化的星體時,無論是可見光、電波或其他輻射波段,他們通常會猜測其是否為另一個獨特的星體與之繞行的結果。但在這個案例中,根據刻卜勒運動定律推算,如果有一物體每 106 天繞行黑洞一週,那麼它與黑洞的距離應該比冥王星至太陽還遠,NRAO 的 VLBA 解析力應可分辨出這樣的星體,但是觀測結果卻沒有任何發現,顯示此週期應是由吸積盤自行產生。

這項發現也為瞭解吸積盤的構造提供了重要的線索。一般認為,吸積盤的直徑大約相當於木星至太陽的距離,也就是人馬座 A 的電波輻射區域大小。

這項研究是根據 VLA 二十年來連續、超過五百次的觀測結果而得,也為 VLA 的貢獻做了最佳見證。

 

 

ISO 太空天文台測得冥王星表面溫度

 

巴黎天文台的天文學家們利用歐洲太空總署的 ISO 紅外光太空望遠鏡測量了冥王星-查龍(衛星)系統的溫度通量變化,證實冥王星表面溫度並非全部相同,最冷的區域 -235 C,最溫暖處也僅 -210 C。

冥王星與其衛星查龍是太陽系最遙遠的行星系統,距離太陽平均為 59 億公里。兩者的體積相近(直徑 2320、1180 公里),形成獨特的系統:兩者共同的軌道週期為 6.4 天,與其自轉週期相同,所以它們永遠以相同的一面互對。

小組是用 ISO 以紅外光測量該系統的光度變化,而紅外光輻射量即相當於熱量,所以也得到其溫度的變化曲線。天文學家發現,在相同的軌道位置狀況下,其紅外輻射量有差異,顯示不同區域的紅外輻射量也不同。

天文學家早已知道冥王星表面各區溫度不同,但 ISO 觀測到的紅外亮度變化與可見光不同,以更精確的觀測來看,在某些軌道位置上,冥王星的可見光亮度較高,而紅外(熱輻射)較低時,顯示該區為較冷的地區。

以經度來測量冥王星在其 6.4 天週期軌道上的位置。冥王星的可見光輻射在經度 220 度時最高,100 度時最低,相對地,紅外熱輻射的測量結果是,最高在 80 度,最低在 240 度。

這種相反的關係很容易理解,冥王星反射較少可見光的區域,也就是較暗的區域是比較溫暖的,因為這些區域吸收較多的陽光,溫度較高,紅外輻射也較強。

冥王星上最冷的地區約 -238~ -233 C,最溫暖處約 -218~ -208 C。

更進一步的資料分析也顯示,這種相反的關係並不完美,可見光強度曲線比紅外光曲線的反相稍延後一些。利用這一點,天文學家推測冥王星較暗地區的表面有可能是多孔的。

 

 

塵暴肆虐火星大地

 

圖左為 NASA 火星全球勘查者號 (Mars Global Surveyor) 拍攝火星塵暴正在改變火星地貌的情形。自 1997 年太空船開始繞行這顆火紅的行星時,深色的條紋和線段就一直困惑著科學家們,直到十二月時,研究人員終於逮到了這個能改變火星地貌的元兇-塵暴!

Malin 太空科學組織裡的一位科學家 Ken Edgett 表示:這張照片拍攝時,剛好是塵暴捲掃起塵土並留下一道深色條紋,這個關鍵的證據解釋了我們一直看到的深色條紋和痕跡。

塵暴看起來像是小型的龍捲風,在沙漠地區頗為常見。在地球和火星上在空氣被加熱上升過程中旋轉運動而造成。旋轉的氣柱橫越地表時會帶起塵土。Edgett 表示:這些現象在地球只持續幾分鐘,在火星上或許也一樣。

科學家相信這些小型龍捲風移開了一些火星表面明亮的塵土,而使得深色的條紋顯露出來。在今年三月期間,火星全球勘查者號在這顆乾燥的行星上甚至一次可以同時觀察到五至十個塵暴!

科學家還根據火星全球勘查者對火星高度與重力的測量,發現火星的早期歷史中有一段快速冷卻期,以及曾經可能有水流過的大型隱藏水道的證據。此外,從火星高解析度照片看來,火星兩極冰冠在外觀上的主要差異是北極的冰冠看起來像鄉村起士,而南極冰冠卻像是瑞士起士。

 

 

 

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