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观星看月“剧场指南”

发布时间:2021年12月01日 来源:中国气象报

观星看月“剧场指南”

11月,仰望浩渺苍穹,“天象剧场”轮番上映多部精彩大片。8日晚,“金星合月”上演;11日晚,月亮运行到土星和木星中间,形成“双星伴月”天象;狮子座流星雨在17日左右达到极大……这些奇绝的天象背后,是怎样的天体运动过程?我们如何欣赏到它们最美的一面?又该如何面对天文对人类社会的影响?

孟冬时节好戏连台

“一起看月亮爬上来”

11月19日,一次壮丽且特殊的天象——月偏食,来了。

此次“表演”从初亏、食既、食甚、生光到复圆全过程,共历时3小时29分,是580年以来持续时间最长的一次。

“本次食分可以达到0.978,也就是约97%的月面都会被地球的阴影所遮挡,是极其接近全食的偏食。”中国天文学会会员杨婧说。“食分”是指月球被“食”的程度,是食甚时月轮边缘深入地球本影最远距离与月球视直径之比。

从地球上看,太阳和月球刚好处于相对位置,地球的阴影扫过月球,短暂地遮挡住太阳光并使月球变暗,月食就这样形成了。平时月亮“不圆”的现象不是月食,而是“月缺”。

月食,又被划分为月全食、月偏食和半影月食。国家卫星气象中心工程师韩大洋指出,当地球和月球的中心大致在同一条直线上时,月球完全进入地球的本影为月全食;部分月球进入本影叫做月偏食;如果月球进入半影区就是半影月食,此时太阳的亮度“减半”,观感上,仿佛在月亮前面蒙了一层薄纱。

月食,常以红色现世,这是太阳光穿过地球大气层时发生折射分光的结果,波长最大的红光被偏转后刚好照射在月亮上,而其他颜色的光带则刚好从边上“擦身而过”。“如果月球再大一些,那么就不是红血月,而是‘彩妆’月了。”韩大洋解释。

“陪你去看流星雨”

11月我们也迎来了两场流星雨——金牛座北流星雨和狮子座流星雨。

流星源于在行星际中围绕太阳公转的“流星体”。它们途经地球附近时,受地球引力影响,高速闯入地球大气,在与大气摩擦的同时将动能转化为热能。

那些完全随机出现于各个方位和天区的“游兵散将”,被称为偶发流星;而在大致固定的日期、同样的天区范围、常成群出现的流星,则被称为周期流星或流星群。当它们坠入地球与大气摩擦发光发热时,便形成了壮丽的流星雨。流星雨有大有小,少则几十颗、多则上千万。由于透视的原因,流星群都有一个辐射点,天文学家就以其所在的星座命名流星雨。

“流星雨在活跃一段时间后达到规模最大的时期,今年金牛座北流星雨于这个月的12日迎来极大(期),其间不受月光影响,极大时ZHR(理想观测条件下,辐射点位于头顶正上方时,每小时能看到的流星数量)为5。”天津市天文学会理事修立鹏说。而被称为“流星雨之王”的狮子座流星雨在11月18日1时迎来了极大期,极大时ZHR为10。它的母体“坦普尔-塔特尔”彗星,约每33年回归一次,上一次是在1998年,那时流星雨极大期时ZHR短时便达到上千。

此外,11月11日晚,夜空上演了一场“双星伴月”的特殊天象。木星和土星一左一右闪烁在夜空之中,而此时的月亮刚好是一弯月牙,得以同构出一张“歪着嘴”的笑脸。但实际上,它们三个彼此非常遥远,因为视觉角度的关系,才促成了一场星月童话。专家预测,下一次土木伴月将发生在12月8日。它的到来,备受期待。

其实,只要等到天气晴朗无云,站在开阔无视野遮挡、光污染少的地方,我们就可以观看到以上精彩的“演出”。对于大众观星来说,郊区就是一个不错的选择。但对于天文观测来说,就要考虑到日照时数、平均风速、年均积分水汽、大气视宁度等因素。因此,我国天文台多数选择在晴天率高、年降水少、海拔高、人迹罕至的地方建站。(作者:吴卉 李悦)

寰宇大戏?或可影响气候变化!

在早期人类缺乏对自然科学足够了解的情况下,对于天文现象的解释不可避免地存在许多主观猜测,比如认为星象变化与人类活动密切相关,也有不少与占星术有关的迷信说法。随着科学技术的发展,人们对天文相关问题有了更多的理性认知和客观视角。

其中,天文因素被认为是地球气候变迁的动力之一。地球本身的变化以及地球大气成分的改变会导致地球气候的变化,银河系的转动和太阳本身的演变引起太阳辐射的变化也可以导致地球气候变迁。

早在春秋时期,《诗经》便记载“月离于毕,俾滂沱矣”,意思是当月亮运行至毕宿时,就会大雨滂沱。近代科学出现后,一部分科学家将气候变化与天文因素相联系,其中首要因素是太阳活动,尤其是太阳黑子的活动。最早注意到太阳活动会影响气候的是英国著名天文学家赫歇尔。1801年,他注意到,太阳黑子较少时,地球上的雨量也会减少,进而影响农业与经济发展。

此后,科学家开始利用地质资料和历史文献重构气候变迁史,并发现太阳活动与气候变化之间很可能存在某种关联。竺可桢等学者指出,12世纪初中国气候加剧转寒,公元1111年冬太湖结冰,可以供大马车通行,而此时正对应于太阳活动12世纪极大期开端。此外,1280年前后的太阳活动与气候都出现了明显的阶段性转变。

太阳活动是如何影响气候的呢?首先,太阳活动会引起太阳热辐射的变化,虽然这种变化很微弱,但是却完全有可能影响地球气候。其次,太阳活动在可见光波段造成的辐射强度变化虽不大,但紫外波段的强度变化却可能很剧烈。而紫外辐射对于地球高层大气有显著影响。2008年前后,太阳活动非常微弱,日面上黑子稀少,地球上也出现了近年难得一见的寒冬。有科学家认为,这就是因为太阳紫外辐射强度降低,导致高层大气环流改变,进而影响了全球气候。

上述情况只能解释几千年来的气候变迁,对于更加漫长的、有过更为剧烈气候变化的地质时期,仅用太阳活动的周期变化来归因是不合理的。地球气候变化在10-100ka(千年)的时间尺度上表现出规则的周期性,近代天文学理论指出,它们主要受轨道日射变化控制。根据塞尔维亚科学家米兰科维奇创立的天文理论,轨道变化是通过改变日射的季节分布和纬度分布来影响气候的。轨道日射变化已经被证明是全新世冰期交替的重要原因,而且它仍然是现在和将来气候长期变化的重要原因。气候会随着行星轨道的离心率、黄赤交角、自转轴指向进动(岁差)等三大要素,以及轨道拱线进动等因素变化发生周期性变化。

除此之外,宇宙射线、小天体撞击等天文因素也会在气候变化中起到一些作用。寰宇之中,地球气候也只是宇宙万象中的沧海一粟。如今人们探秘的触角已伸向外星,知道木星上有着亘古不息的强烈风暴;木星上还有远比地球上强烈的闪电;在火星上,有着分明的四季,还会发生全球性的沙尘暴;在土卫六上,则会出现甲烷雨……天文与气象、地球和宇宙,其中奥秘值得我们不断探寻。(作者:杨叶)

四季星空

你有多久没有仰望星空?你留意过星空的变化吗?

记忆里的夏夜,璀璨的银河横跨天际;时下的秋冬夜,银河又在哪儿?这要从“四季星空”说起。

众所周知,地球自转一圈是一天。那么,一天究竟有多长,是24小时吗?答案当然不是。确切地说,地球自转一圈是23小时56分4秒,这就造成了约4分钟的“时间差”。也就是因为这一“时间差”,一年中每个夜晚,天穹都给我们上演着微微变化的“星图”——每天的星星比前一天早“升起”4分钟。

打个比方,1月1日20时在东面有颗A星刚刚升起。3个月后,这颗星星升起的时间已经提前了约6小时,也就是在14时,该星已出地平线;而到了20时,它已经悄悄地“走”到了我们的头顶上方。

对于身处北半球的我们而言,夏夜的银河总是让人迷恋,那是因为银河最绚丽的部分“银心”是在夏季上半夜出现在我们上空。到了冬季,经过半年变化,“银心”出现在同样位置时是白天,被耀眼的阳光所淹没。出现在冬季夜空的银河是银河的“尾巴”,这一段银河比较暗淡,没有通透的天气和远离光污染的环境条件,很难用肉眼去欣赏它。(作者:汤珺琳)

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