最受歡迎的觀星誤解釋疑

天文學專欄作家解釋了為什麼七月很熱,為什麼我們能用肉眼看到衛星,以及為什麼北極星不是最亮的星等等

隨著明亮的金星重返我們的夜空,我想起了一位好朋友喬治·洛維(George Lovi)講述的一個有趣軼事,他是一位著名的天文學講師和作家,於 1993 年去世。

一天晚上,在紐約布魯克林學院天文臺主持公眾之夜活動時,望遠鏡正對著金星,當時金星呈現出精緻的月牙形。然而,一位學生透過望遠鏡目鏡凝視,卻固執地堅持說他真的在看月亮。當喬治指出月亮甚至不在天上時,學生回答說:“那又怎樣?望遠鏡難道不是讓你看到不用它就看不到的東西嗎?”

這個故事讓我開始思考天文學中一些流行的誤解。以下是我個人列出的十個誤解,排名不分先後


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1. 為什麼大多數流星雨“不如下雨”?

當新聞媒體釋出關於即將到來的流星雨的公告時,很可能會在許多人的腦海中 conj conjure 起天空佈滿流星,像水從軟管中傾瀉而下的景象。

不幸的是,幾乎在所有情況下,你所看到的普通流星雨都遠非如此。通常,如果你在一個晴朗、黑暗的夜晚外出,你可能會在一個小時的觀察時間內瞥見大約三到六顆流星(俗稱“流星”)。

在某些夜晚,每小時的流星數量可能會稍高一些,在這種情況下,天文學家會說“流星雨”正在進行中。例如,在八月中旬或十二月中旬,你可能會注意到流星相對較多;可能以每分鐘一顆左右的速度出現。的確,這是一年中兩次最佳流星雨出現的時間,儘管你永遠不會想到“雨”正在進行中。[2011 年獵戶座流星雨照片]

在極少數情況下,當地球與一顆過境彗星最近脫落的稠密塵埃尾跡相互作用時,流星似乎真的會像下雨一樣從天而降。不幸的是,這樣的機會少之又少。然而,在 2022 年 5 月 31 日,我們或許有機會目睹一場真正的“流星暴雨”,潛在的流星數量可能達到每小時數千顆。在那天晚上,地球可能會穿過一顆彗星脫落的塵埃碎片,這顆彗星在 1995 年分裂成幾個碎片。 

2. 人造衛星真的可以用肉眼看到嗎?

絕對可以!事實上,許多人驚訝地發現,一個在數百英里高空軌道上執行的物體,無需使用雙筒望遠鏡或望遠鏡就能輕易看到。從 1957 年第一顆衛星“Sputnik”發射到今天,太空中的衛星數量呈驚人的速度增長。現在有超過 10,000 顆衛星在地球軌道上執行。

英國天文學家德斯蒙德·金·赫爾(Desmond King-Hele)曾指出,衛星“看起來像一顆失去了理智的星星,決定移到天空的另一部分”。

如果你外出並仔細研究黃昏或黎明附近的天空,你可能不需要等待超過 15 分鐘就能看到一顆正在軌道上執行的衛星。大多數衛星都太暗淡,肉眼無法看到,但有幾百顆衛星足夠大,而且高度足夠低(距地球 100 到 400 英里/160 到 640 公里),因此可以看到。[照片:從地球上觀測衛星和宇宙飛船]

之所以能在夜間看到衛星,是因為它們被太陽照亮。衛星一旦進入地球的陰影,就會立即從視野中消失,並沿著一條看不見的路徑前進,直到再次進入陽光照射範圍。

國際空間站是迄今為止圍繞地球執行的最亮的人造物體。它在平均 220 英里(355 公里)的高度繞地球執行,看起來移動速度可以像一架高速飛行的客機一樣快,大約需要兩到五分鐘才能穿過天空。它很容易與飛機燈光混淆,但在最亮的時候,空間站有時甚至可以與金星的光輝相媲美。

3. 為什麼彗星看起來不像在天空中呼嘯而過?

在回答這個問題之前,先想想這個問題:你見過月亮像流星一樣在你視線中呼嘯而過嗎?答案當然是否定的。即使月球以每小時 2,000 多英里(3,200 公里)的速度繞地球執行,但它與地球的平均距離為 239,000 英里(382,000 公里),其軌道運動幾乎難以察覺。

月球似乎在恆星背景下向東緩慢移動,跨度大約是其自身寬度的距離。同樣,雖然一顆明亮的肉眼可見彗星可能會以每小時數萬英里/公里的速度在內太陽系中移動,但它與地球的總體距離可能會達到數千萬英里/公里。

因此,雖然一顆明亮的彗星確實會顯得在移動,但由於它與地球的距離,它相對於背景恆星的夜間移動非常緩慢。因此,彗星在天空中的移動方式類似於月球(或行星)的移動方式,而不是像流星一樣劃過天空。

4. 七月很熱是因為我們離太陽最近嗎?

不是!事實上,地球在七月初離太陽最遠,而在一月初離太陽最近。地球到太陽之間在這兩個極端點的距離差異約為 300 萬英里(500 萬公里),即 3.3%,這使得地球接收到的輻射熱量相差近 7%。[全球變暖的十大驚人結果]

因此,對於北半球來說,人們會認為這種差異傾向於使冬季變暖,夏季變涼。相反,北半球的大陸實際上起到了相反的作用,傾向於使冬季比南半球更冷,夏季比南半球更熱。

5. 為什麼北極星不是最亮的星?

當我還是個小男孩的時候,我記得我的一個叔叔在一個溫暖的夏夜帶我出去,指著正上方一顆明亮的藍白色星星說:“看到那顆了嗎?那是北極星”(我後來才知道那實際上是織女星,是整個天空中第五亮的星星)。

北極星,也就是北極星,可能是北半球天空中可見的最重要的星星,但許多人誤以為它也是最亮的。實際上,它的亮度僅排在第 49 位。但是,北極星恰好也是相對於北天極最近的亮星。

從北極星到正北方的樞軸點(恆星每天圍繞該點轉動)之間,只有大約 1.5 個滿月的視寬度。有趣的是,由於地球軸心的擺動運動(稱為“歲差”),天極將更加靠近北極星(最近的時間是公元 2100 年 3 月 24 日)。然後,隨著時間的推移,它將逐漸遠離它。事實上,大約在 12,000 年後,我們的後代將以織女星為北極星。我的叔叔會很高興聽到這個訊息的。

6. 那麼,為什麼沒有南極星

實際上,確實有一顆南極星,但與北極星不同,它是一顆小而暗淡的星星。它是南極座中的 σ 星,位於非常暗淡的南極座星群中。本質上,它是“南半球的北極星”(有些文字甚至稱其為“南極星”),儘管這顆南極星的亮度僅為北極星的 1/25。

北方人可能會想知道南半球的人們在沒有靠近極點的明亮基準的情況下如何辨別方向。為此,他們可以依靠南十字座,即南十字星,其中較長的棒幾乎精確地指向天空的南極。

7. 我必須等待近 400 年才能看到日全食嗎?

除非你不介意旅行,否則不必等待那麼久。平均而言,大約每 18 個月在地球表面的某個地方就能看到一次日全食。平均每三年發生兩次日全食。

不幸的是,日全食的路徑似乎有一種反常的習慣,即發生在地球上人口稀少的地區,或在開闊的海洋上。此外,即使典型的日食路徑可以延伸數千英里或更遠,但該路徑的寬度可能小於 100 英里。[照片:2011 年的首次日食]

因此,地球上任何一個特定地點都可能需要等待很長時間——接近 400 年(或準確地說是 375 年)——才能再次看到日全食。但是,近四個世紀的等待僅僅是一個統計平均值。

事實上,不同日食的路徑有時會在特定地點交叉,因此在某些情況下,等待時間畢竟不會那麼長。例如:2017 年 8 月 21 日和 2024 年 4 月 8 日的日食全食路徑將在一個區域內相交,該區域將涵蓋密蘇里州東南部、伊利諾伊州南部和肯塔基州西部的部分地區。

因此,如果您有幸居住在這個區域內,您將能夠在不到七年的時間跨度內看到兩次日全食!該區域內的城市包括伊利諾伊州的馬裡恩和安娜、密蘇里州的開普吉拉多和肯塔基州的帕迪尤卡。

在另一個極端,我們可以引用百慕大群島的例子。他們上次的日全食是在 1532 年 8 月 30 日,下一次日全食預計將在 2352 年 2 月 16 日發生!

8. 為什麼春分點不再發生在 3 月 21 日?

這似乎不對,不是嗎?我的意思是,當我們大多數人長大時,春天的第一天,也稱為春分(在北半球),是在 3 月 21 日,而不是 3 月 20 日。對嗎?現在,突然之間,春天在 3 月 20 日到來了。這是怎麼發生的?

在 20 世紀,在英國格林威治的經度上,春分點在 3 月 21 日出現的次數不少於 58 次(1901 年至 1951 年之間為 39 次)。對於北美來說,在整個 21 世紀,春分點都不會晚於 3 月 20 日到來。2012 年,對於山區時區和太平洋時區的人們來說,春天將在 3 月 19 日正式到來(實際上,這將是 116 年來春天最早的開始)。[南北極:10 個驚人的差異]

造成日期偏移的原因有幾個,包括格里高利曆的變化;地球軸心的歲差或“擺動”以及來自其他行星的引力,這些引力非常輕微地影響了地球在其軌道上的位置。有趣的是,在北半球,春季目前每年縮短約一分鐘,冬季每年縮短約半分鐘。

夏季獲得了從春季損失的一分鐘,秋季獲得了從冬季損失的 30 秒。冬季是最短的天文季節,隨著其季節持續時間的持續減少,預計到公元 3500 年左右,其最小值將達到 88.71 天。

9. 半月亮度是滿月的一半嗎?

當然,人們很自然地會認為,當月球被照亮 50%(在它的上弦月或下弦月相位;有時也稱為“半月”)時,它的亮度只有滿月的一半。

的確,如果月球盤面像一張白紙或投影螢幕一樣平坦,那麼它的表面亮度將處處相同,這將是正確的。但是,當然,情況並非如此。

月球是一個球體,因此,每單位面積從太陽反射的光量會朝著晨昏線方向減少,晨昏線是明亮區域和陰影區域之間的分界線。在晨昏線附近,尤其是沿著晨昏線,散佈在月球表面的山脈和巨石投下了無數的陰影。這使得月球看起來在邊緣附近和沿著邊緣最亮,但在晨昏線方向顯得較灰暗。[2011 年的收穫月:令人驚歎的觀星者照片]

相比之下,在滿月時,太陽幾乎垂直照射在月球表面的每個地方(除了邊緣附近),因此根本沒有陰影。信不信由你,從滿月到亮度減半隻需要大約 2.4 天的時間。當月球處於上弦月相位時,它的亮度實際上只有滿月的 9%!在月球的下弦月時,它甚至更暗淡——8%——因為在其被照亮的部分上,深色月海(或月球“海洋”)的可見面積更大。 

10. 你能用望遠鏡穿透雲層看到東西嗎?

當然不能!雖然令人驚訝的是,可能很多人真的相信望遠鏡能夠揭示被雲層遮蔽的物體。以下是兩個例子

1973 年 12 月,在曼哈頓下城組織了一次特別聚會,在黎明時分觀測新發現的科霍特克彗星。邀請潛在的觀測者透過各種望遠鏡觀看彗星,然後享用雜燴早餐。在指定的早晨,天空完全陰沉,但成千上萬的人還是來了,儘管天空多雲,但許多人仍然期望透過望遠鏡看到他們承諾的彗星景象。

一位天文學家從一輛音響車上解釋說彗星不可見後,他問是否有人有問題。人群中有人問:“那我們現在該怎麼辦?”天文學家只是回答說:“再來一碗雜燴!”

整整一年後的 1974 年 12 月,北美大部分地區發生了日偏食。在紐約,當地的天文學協會都聚集在帝國大廈 86 層的觀景臺上,架起了他們的望遠鏡。許多記者也在那裡報道日食的觀測情況。[影片:十大最佳業餘望遠鏡]

不幸的是,一層厚厚的低層灰色雲層完全遮蔽了任何可能的太陽景象(有些人將壞運氣歸咎於當天也是星期五,13 號)!一位來自當地新聞廣播電臺的記者在預測的日食高峰期前片刻到達。他擠過人群,氣喘吁吁地問他可以透過哪架望遠鏡觀看日食。

當向他解釋說由於雲層,日食無法看到時,他難以置信,用惱怒的語氣說:“你是說我白跑一趟了嗎?”

但最終他笑到了最後。他鎮定下來,迅速在附近的電話亭發回了他的報道:“雲層遮蔽了今天的日食,這位記者相當驚訝地發現,即使是這些令人印象深刻的望遠鏡也無法讓我們瞥見一斑。如果你問我,這是自水門事件以來最大的掩蓋!”

Joe Rao serves as an instructor and guest lecturer at New York's Hayden Planetarium. He writes about astronomy for Natural History magazine, the Farmers' Almanac and other publications, and he is also an on-camera meteorologist for Fios1 News in Rye Brook, NY.

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