驚悚篇

 你知道嗎

 艾薩克 阿西莫夫 作品,第10頁 / 共37頁  

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彗星把人類恐嚇了許多年代。偶爾,天空中會莫明其妙地出現一顆彗星。它的形狀和其他任何天體都不相同。它模模糊糊,輪廓並不清晰,而且還拖著一個不甚分明的尾巴。在某些富於想象的人看來,這個尾巴很象是一個哭泣著的婦女的散亂頭發(「彗星」一詞就是從拉丁文的「頭發」一詞變來的),因此,人們認為它預示著大難將臨。

到了十八世紀,人們終於確認出,某些彗星在固定的軌道上繞著太陽轉動,不過,這些軌道一般都是非常扁長的。當彗星在軌道的遠端時,人們看不到它們。只有當它們位於近端時——這在幾十年中才有一次(也許是上百或上千年)——它們才成為可以看見的天體。

1950年,一位名叫奧爾特的荷蘭天文學家提出,有一團巨大的星雲,其中可能包含著幾十億顆小行星,在距離太陽一光年或甚至更遠的地方運行。它們比冥王星這顆最遠的行星還要遠一千倍,而且,盡管它們為數甚眾,我們卻全然看不見它們。每隔那麼一段時間,可能在鄰近恒星的引力作用下,一些小行星在軌道上的運動會放慢下來,並開始朝太陽的方向落下。偶爾會有某個小行星深深地鑽進太陽系的內部,在離太陽幾百萬公里的近處翱翔,自此之後,它就將保持自己的新軌道,成為我們所看到的彗星。

幾乎與此同時,美國天文學家惠普勒也提出,彗星主要是由低沸點的物質(如氨和甲烷)構成的,同時也包含有細碎的石礫。這團彗星雲在遠離太陽的時候,氨、甲烷和其他物質都凝固成為堅硬的「冰塊」。

這種冰冷的彗星結構,在外層空間迅速運行時是穩定的。但是,一旦它們慢了下來,向太陽靠近時,又會出現什麼情況呢?當它進入太陽系內層時,會從太陽接受到越來越多的熱量,使得冰塊開始變成蒸汽,原先被凝在冰塊表層的石礫顆粒得到了自由,結果,彗星的核心就被一團塵埃和蒸汽所形成的雲霧包圍起來。越靠近太陽,這團雲霧就越稠密。

太陽朝四面八方刮著太陽風——一種向外奔湧的亞原子粒子雲。太陽風對彗星有一股作用力,這種力超過了彗星本身的微弱引力,彗星內的塵霧雲就開始被太陽風吹出來,向背離太陽的方向伸展。隨著彗星接近太陽,太陽風加強了,塵霧雲就成了背離太陽方向的一條長尾。離太陽越近,尾巴就越長,然而,這種尾巴是由極其稀薄的分散物質構成的。

自然,彗星一旦進入太陽系的內層空間,就不會長期存在下去。每靠近太陽一次,就造成一次物質損失。這樣,轉了幾十次以後,彗星就變成了很小的石頭核,或者幹脆碎裂成小隕石團。有一些這樣的隕石團正在確定的軌道上圍繞太陽運行。當它們在地球的大氣層裏穿過時,就會出現壯觀的「流星雨」。這些流星雨無疑是彗星的遺骸。

第25節

月球的引力造成地球兩側海水的升漲,形成每日兩次的漲潮。隨著地球從西向東自轉,這兩次漲潮——一次永遠沖著月亮,另一次則背著月亮——在地球上從東向西移動。

潮水在地球上運動時,會在白令海和愛爾蘭海這樣的淺海海底掠過。這樣會造成摩擦,把轉動的能量變成熱。由於地球的轉動能就這樣慢慢地消耗著,我們這顆星球的繞軸自轉就會放慢。潮汐對地球旋轉所起的作用就像一副車閘,結果,每隔一千年,地球上的一天就會延長一秒鐘。

在月球引力影響下位置升高的不只是海洋。地球的固態地殼也相應發生變化,不過不那麼容易注意到就是了。岩層會沿著地球產生兩次輕微的凸起,一次朝著月亮,一次在地球的另一面。在岩石繞著地球凸起的過程中,岩層之間的摩擦力也消耗著地球的轉動能量。當然,這種凸起並不造成岩石環繞地核的轉動,但是,當我們這個行星運動而使各個不同的部分在月亮下面經過時,這種凸起會此起彼伏。

月球上沒有大海,沒有潮汐。然而,它的固體表面層會對地球的引力發生反應——地球的引潮力比月球對地球的引潮力大八十倍,因此,月面凸起的程度要比地面大得多。同時,如果月球也是以二十四小時為周期自轉的話,月球上所受到的潮汐摩擦力就要比地球上強烈。此外,由於月球的質量比地球小許多倍,要是它的自轉周期與地球相同,它在開始時所具有的總能量就要小得多。

隨著月球上較小的初始轉動能量在地球所引起的較大凸起中迅速消耗掉,它的自轉周期相對說來就會以很快的速度變長。它的自轉速度一定早在幾百萬年前就減慢到月球的一天等於地球的一個月那麼長的地步了。到了這時,月亮就會永遠用同一面對著地球。

這時,月面的凸起就被「凍結」起來,有一處凸起就在我們所看到的這一面的正中央,永遠對著我們。另一處就在我們所看不到的那一面的正中央,永遠背著我們。在月球運行時,這兩處都不再變動位置,於是不再有升降變動,也就沒有摩擦效應來改變月球的自轉周期了。因此,月球將永遠保持著以同一面朝向我們的狀態。你瞧,這並不是出於巧合,而是引力和摩擦作用的必然結果。


  

月球的情況是較為簡單的。在一定條件下,潮汐摩擦力可以造成更複雜的穩定條件。例如,近八十年來,人們一直認為水星(離太陽最近的行星,受太陽引力的影響最強烈)也象月球以一面朝向地球一樣,總是以一面對著太陽。實際上人們已經發現,在水星的情況下,摩擦效應能造成周期為58天的穩定自轉,這剛好是水星繞太陽公轉周期——天——的三分之二。

第26節

只要能夠假設宇宙間所有各個物體的質量都集中在一點,牛頓的萬有引力定律就可以用十分簡單的公式表達出來。如果物體是在很遠的地方,我們就可以作這種假設。但是,物體彼此離得越近,就越需要把質量是分布在一個大區域裏這一點考慮進去。

即使在這種情況下,只要能保證如下兩點,結果也還是很簡單的:(1)物體是一個圓球;(2)它的密度沿半徑方向對稱分布。所謂「沿半徑方向對稱分布」,是指這樣的情況:如果物體在中心上密度很大,而在離開中心時密度變得越來越小,那麼,無論我們從中心點沿哪一條半徑向外走,它的密度都以同樣方式減小。即使密度有什麼突變,也沒有什麼關系,只要這種變化在從中心向各個方向走時都同樣發生就行。

所有天體,只要它們足夠大,就幾乎都滿足這兩個條件。它們在形狀上一般都很接近於球體,密度也差不多總是沿半徑對稱的;當然,在天體彼此相隔十分近的時候,應該允許出現一定的偏差。在研究月球和地球間的引力效應時,就要考慮到地球不是個正球體,它在赤道區域內有些隆起。隆起部分的多餘物質產生了自己的微小的引力效應,這是必須考慮進去的。

二十世紀六十年代,美國把幾只空間容器(「月球軌道探測」)發射到圍繞月球運行的軌道。由於詳細地掌握了月球的大小和形狀,火箭專家相信自己能夠精確地計算出這些容器環繞月球的速度該有多大。然而,使他們驚訝的是,他們發現這些空間容器在軌道的某些地方走得太快了一點。

人們對這些軌道進行了詳細研究,結果發現,空間容器在飛越月球上廣大的叫做「海」的地區——這是一些平坦的地區,幾乎沒有火山——時,速度會稍稍變快一些,這只能是由於月球的密度沿半徑並不十分對稱而造成的。在這些「海」中,一定存在著太多的質量,所以產生了事先沒有預料到的附加引力效應。於是,天文學家開始談起「質量集中」,或者簡稱為「質集」的現象來了。

質集是什麼原因造成的呢?

現在有兩種理論。有些天文學家認為,這些平原地區是由極大的隕石在月球上碰撞出來的特大號環形山,這些隕石可能埋入地下,至今仍在那裏。它們的主要成分可能是鐵,比普通月面物質的比重要大得多,因此會呈現出質量高度集中的異常現象。


  

第二種理論認為,在月球的早期,月面上的「海」真的是海洋。在海水被蒸發到星際空間之前,海底積聚了厚厚的沉積物,這些物質現在還在那裏,造成了多餘質量的集中。

將來進一步對月球進行探索,准會確定出這兩種理論是否有一個是正確的,以及是哪一個是正確的。一旦知道了真情,它又會再告訴人們許許多多關於月球(以及地球)的早期歷史。

第27節

從某種角度來看,由於人們已做的工作畢竟有限,因此不應對這幾次月球探險抱有過多的指望。我們已做到的,充其量只是在相當於南北美洲總面積那樣大的月球上,從相距很遠的六個地點挖得了一些月面物質而已。宇航員每次來至月面上,都會有一些驚人的發現,但是,這離解答月球之謎可以說還相隔十萬八千裏呢!

何況,天文學家和地質學家也只不過剛剛著手工作。對月球上岩石的研究需要進行好幾年。這一課題可能會有很大的用處,因為在這些岩石中,有一些是在太陽系開始存在的最初幾億年裏生成的,它們已有四十億歲上下了。在地球上,迄今仍沒有找到這種早期生成、並且無變化地保留了下來的物質。

由於人們對月面物質化學成分進行研究的結果,有一點已經很清楚了,這就是:月球上各種元素的分布與地球上有顯著的不同。同地球相比,月面岩石中那些傾向於形成低熔點化合物的元素——如氫、碳、鈉、鉛等等——的含量很少;而生成高熔點化合物的元素——如鋯、鈦和各種稀土金屬——在月殼中的含量則比地球多。

用推理的方法對這一現象進行解釋時,我們可以假設月球表面曾有過很高的溫度,而且這一高溫時期相當長,以致低熔點化合物大部分蒸發散逸掉了,高熔點成分則原封不動地留了下來。由於在月球上發現大量的玻璃狀物質——這似乎表明月面大部分曾熔化過,後來又重新凝固起來——這種推論就得到了進一步的支持。

但是,這些熱量是從哪裏來的呢?可能來自早期大隕石對月球的撞擊,也可能來自火山的大噴發。如果熱源是這兩者,熔凝效應會是區域性的。但是,到目前為止,人們得到的證據表明這一現象在月球上是普遍存在的。

也許,這一效應的產生是由於太陽曾有過一段很長的高熱時期。如果真是這樣,地球過去也會處於同樣的高溫之中。盡管地球與月球不同,有大氣層和海洋保護著它,但也應該能在地球上找到這一高熱時期的證據。目前尚未發現這種證據,不過,這可能是由於地球上沒有一塊岩石能從太陽系歷史的最初幾億年就一直無變化地保存下來的緣故。



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