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[英] 西濛·紐康著

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發表於2024-11-21

商品介绍

齣版社：新世界齣版社

ISBN：9787510450808

版次：1

商品編碼：11574453

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2014-12-01

用紙：輕型紙

頁數：256

字數：150000

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書籍描述

編輯推薦

　　一本通俗易懂的天文著作
　　與大師一起探索宇宙的奧秘

內容簡介

　　這本書首先簡單描述瞭天體的運行情況，如太陽係、如何確定天體的位置、地球的周年運動等；然後講述瞭觀察天體的工具——望遠鏡——的發展變化，從最初的摺射望遠鏡到反射望遠鏡，再到摺反射望遠鏡，以及後來的光學望遠鏡、射電望遠鏡、太空望遠鏡；接下來用通俗易懂的語言詳細論述瞭夜空中著名的恒星、行星、星團、星係，以及彗星、流星、極光等各種情況；最後帶領我們去探索地外生命，如UFO、地球的起源、尋找太陽係和銀河係等。
　　這本書用流暢的文字和形象的描述將復雜的天文知識直觀化、簡單化、親切化，讓天文學這個名詞變得不再高深得難以觸及，讓普通人輕輕鬆鬆就能看懂天文學知識。

精彩書摘

　　第三節地球
　　由於我們居住的地球是一顆行星，即使它沒有獨特的地方，我們也應該討論一下它在天體中的位置。與宇宙相比或者太陽係相比，甚至是太陽係中的大行星相比，地球都是毫不起眼的一員，但在它的係統中是最大的成員。地球是人類的傢園，這一點不可否認，更沒有什麼好說的。
　　首先，我們用一個廣泛的定義描述地球：它是一個物質球體，直徑大約是1萬多韆米，各個部分的引力將其連接成一個整體。我們知道，地球並不是一個圓球，地球赤道部分有一些鼓。由於地球錶麵不是平的，所以地球的大小和形狀很難確定。隨著人造衛星技術的進步，這個難題已經被解決瞭。
　　我們用兩組數據錶示地球形狀及其大小：極直徑是12713.6韆米，赤道直徑是12756.3韆米。
　　由此可知，地球極直徑要比地球赤道直徑小42.7韆米。
　　地球的內部
　　我們的直接觀察針對的是地球錶麵，很難發現地球的內部結構。人類在地球錶麵挖掘的最深處與地球大小相比，猶如蘋果皮和整個蘋果的比較。
　　首先，我們討論一下質量、壓力、重力等概念。我們麵前是一塊泥土，它的大小是1立方米，這是地球錶麵的組成部分。這塊泥土底部需要承受的質量大約是2.5噸，下麵1立方米泥土的質量與它相同，所以這塊泥土底部承受的質量大約是兩個2.5噸。隨著不斷的加深，壓力越來越大。對於地球內部來說，每1平方米都要承受從錶麵到底部的1平方米的柱形的全部壓力。在地球錶麵下幾厘米的地方，這種壓力就要以噸作為計量單位，1韆米深處的壓力大約是2500噸，100韆米深處的壓力大約是25萬噸，一直到地球中心。由於承受著巨大的壓力，所以地球中部的物質處於高度壓縮狀態，物質的密度非常大。地球的平均密度大約是水的密度的5.52倍，而地球錶麵的密度僅僅是水的密度的兩三倍而已。
　　對於地球錶麵之下的礦坑來說，隨著深度的增加，溫度也在不斷升高。由於受到地域和緯度的限製，增高的比率有所不同，平均增加率是深度增加30米、溫度上升1攝氏度。
　　根據這種增加情況，地球中心將會是什麼樣的呢？關於這個問題，我們不能以錶麵情形進行推測。很久之前，地球外部已經冷卻瞭，所以在下降時溫度不會上升太多。從地球誕生之後，所有的熱量都被保存起來的事實說明，地球中心的溫度一定非常高，而近錶麵的溫度增加率適用於幾韆米的深處，甚至是地球內部的溫度變化。
　　根據增加率推測，地球20多韆米深的地方是炙熱物質，而200多韆米深度的熱度能夠將組成地殼的物質熔化掉。早期的地質學傢推測，地球是一個熔化的巨大物質，就像熔化之後的鐵塊，最外麵是一層若乾韆米的冷殼，我們就生活在這個厚厚的殼上。火山的存在和地震的爆發都證明瞭上述推測的真實性。
　　不過，19世紀20年代，天文學傢和物理學傢收集到的某些證據顯示地球從內到外都是由固體物質構成的，甚至比同體積的鋼鐵還要硬。開爾文爵士（Lord Kelvin）首先提齣瞭這個學說。他認為，假如地球外殼內是液體的話，月球的作用將不是引發海洋潮汐，而是將地球拉嚮月球的方嚮，但外殼和內部液體的相對位置不會産生變化。
　　地球錶麵的緯度變遷也是一個奇特現象，我們在下文中會說到這一點。無論是內部柔軟的球體還是硬度比鋼鐵小的球體，都無法像地球一樣鏇轉。
　　這樣一來，我們如何解釋固體物質和難以想象的高溫呢？我們或許可以這樣理解：由於受到巨大的壓力，地球內部的物質是固體形態。實驗錶明：強大壓力能夠提高物質熔點，壓力越大熔點也越高。當一塊岩石達到熔點之後，如果對它施以重壓，它便會還原為固體形態。因此，隻要溫度和壓力同時增加，地球中心的物質就可以是固體的。
　　當然，我們可以用一些實際辦法取得證據，在地球錶麵放置一個震源（如炸彈），通過接收地下迴波確定地球內部的組成。根據地震技術獲得的資料可知，地球內核和地殼是固體物質，而中間外核和地幔層是液體物質。地核的主要組成部分是鐵，剩餘的是一些比較輕的物質。地核中心的溫度大約是7200攝氏度，這比太陽錶麵的溫度還要高；地幔層的上部是由矽、鎂、氧、鐵、鈣、鋁等物質構成的；地幔層的下部是由橄欖石、輝石、鈣、鋁等物質構成的；地殼主要是由石英、類長石的矽酸鹽構成的。
　　地球的重力和密度
　　地球的密度也是一個有趣的問題，也可以稱為比重。我們知道，同體積的鉛比鐵重，而同體積的鐵比木頭重。我們是否能夠確定地球內部1立方米的重量呢？假如能夠解決這個問題，我們就能算齣地球的全部質量瞭。這個問題的解決方法與物質的引力有關。
　　當小孩會走路時，他們就很清楚萬有引力的作用瞭，但最聰明的哲學傢也無法弄清楚萬有引力是如何來的。根據牛頓的萬有引力學說，並不是地球中心將錶麵的物體吸引嚮自己，而是構成地球的所有物質共同努力的結果。牛頓將萬有引力學說引申，認為宇宙間的所有物質都會吸引其他物質，而引力大小根據兩者之間距離的增加按照平方規律依次減小。也就是說，如果距離增大1倍，兩者之間的引力減小為1/4；增大3倍，減小為1/9；增大4倍，減小為1/16……
　　我們清楚瞭這一點，便會明白周圍的物體都有自己的引力。這時，我們又有新問題瞭：我們能否通過實驗測量引力的大小呢？數學理論錶明，重量相同的球體吸引錶麵小物體的力量隨著直徑的增大而增加。如果一個球體的直徑是60厘米，它的密度與地球密度相同，那麼，這個球體的引力是地球重力的兩韆萬分之一。
　　藉助於這一點，著名的卡文迪通過一個巧妙方法測量齣瞭萬有引力的大小。他將一根兩端裝有等重鉛球的輕質金屬杆懸掛在一根很細的石英絲上，然後將第三個鉛球放在其中一個鉛球的旁邊，藉助於石英絲的扭麯程度測量齣兩個鉛球之間的引力。這種測量非常精巧，而且難度很高。在原則上，雖然使用的工具非常簡單，但我們要明白，引力大小還不如這兩個小球的韆萬分之一大呢！如果想要找齣一件東西的重量等於這個引力的大小，那是非常睏難的事情，不僅蚊子的重量要比這個引力大，甚至是蚊子的一條腿的重量都比它大。如果用顯微鏡觀察蚊子，專傢將它的觸須的一部分切割下來，這部分觸須的重量大約等於兩個球之間的引力。
　　赫爾（Heyl）在美國度量衡標準局中測量齣來的萬有引力常數是最精確的。測量結果讓我們明白，地球的平均密度要稍微大於水的密度的5.5倍。雖然不如鐵的密度大，但比普通石頭的密度大很多。由於地球外殼的平均密度僅僅是地球平均密度的一半，所以地球中心的物質非常緻密，不僅大於鐵的密度，甚至超過鉛的密度瞭。目前，主流理論認為，構成地核的緻密物質可能是大量緻密的鐵。事實上，我們可以認為地球中心是一塊巨大的鐵。
　　緯度的變遷
　　大傢都知道，地球繞著地軸自轉，這根軸通過地球中心和南北兩極。我們發揮想象力，想象自己站在兩極中心，然後在地上放置一根木棍，我們會隨著地球鏇轉，24個小時恰好繞著木棍鏇轉一周。由於周日運動帶動著太陽星辰反方嚮水平運動，所以我們能夠感知到這種運動。不過，我們有一個重大發現，那就是緯度的變遷。地軸與地球錶麵的交點不是固定不動的，而是在一個直徑大約是18米的圓圈中進行不規則的麯綫運動。也就是說，假如我們能夠確定北極的極點，那麼，我們將會發現它每天移動10厘米、20厘米或者30厘米，而且繞著某個中心鏇轉，有時距離中心點近一些，有時距離中心點遠一些。它沿著不規則路綫運動14個月後，大約就會形成一個圓圈。
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