宇宙未解之谜:太阳系的奇迹(第一集解说词)
太阳系的奇迹
太阳系是以太阳为中心,和所有受到太阳的引力约束天体的集合体:8颗行星、至少164颗已知的卫星、5颗已经辨认出来的矮行星(冥王星、谷神星、阋神星、妊神星和鸟神星)和数以亿计的太阳系小天体。这些小天体包括小行星、柯伊伯带的天体、彗星和星际尘埃。广义上,太阳系的领域包括太阳,4颗像地球的类地行星,由许多小岩石组成的小行星带,4颗充满气体的类木行星,充满冰冻小岩石,被称为柯伊伯带的第二个小天体区。在柯伊伯带之外还有黄道离散盘面和太阳圈,和依然属于假设的奥尔特云。
1. 分集简介
第一集:《 太阳帝国》
太阳是太阳系的中心天体。在印度,我们全程追踪一次日全食。在挪威的北极圈,我们观察地球磁场和太阳风的较量。最后,《太阳帝国》将探讨关于星球爆炸的死亡预言,一起见证太阳系的美丽和伟大。
第二集:《从混沌到秩序》
宇宙由无尽的、密集的气态物质构成,但我们将要发现其中的美丽与秩序。在所有的行星中,土星算是最有“秩序”的。但是,科学家通过研究土星环和奇异的土星卫星发现了一个惊人事实:有大量彗星和小行星撞击土星,而这是人类已知的太阳系内最混乱的宇宙风暴之一。
第三集:《蔚蓝的大气层》
水星稀薄的大气层创造了太阳系中的一个奇迹——神秘蓝光。只有少数宇航员有幸亲眼看到过这种蓝光。水星引力小,因此大气层异常稀薄;而且,大气层的气体成分还在不断流失,水星面临着完全暴露在宇宙中的危险。土星最大的卫星——土卫六被厚厚的大气层包裹着。直到近几年,人类才得以看到它的真面目。这里是地球之外唯一存在地表液态水的地方。
第四集:《生与死》
太阳在哪一天离地球最远火星上的一座死火山——奥林帕斯火山是太阳系中的最高峰,高27千米。然而,太阳系的第五大奇迹并不在这颗行星上,而是在木星的一颗小卫星上。
2. 太阳系的奇迹(解说词)
我们生活的世界充满奇迹;它的美叫人惊叹、错综复杂又让人唏嘘, 这里有浩瀚的海洋,不可思议的天象。 还有巍峨的山、壮美的景观,你要是以为这就是全部, 布莱恩·考克斯教授;以为我们的地球孤立存在,那你就错了,我是物理学家,着迷于自然界的法则; 这些法则塑造万物,同样也塑造地球之外的世界, 我觉得我们所处的时代是人类文明史上,最伟大的探索发现时代, 我们航行到达太阳系最远端;我们拍摄下新奇古怪的世界,站在异域之中,品玩外星空气,而位于太阳系中心的是其动力场,是我们每天都要迎接的奇迹。是一颗主宰着其域内所有世界的恒星,看哪!太阳;如若它哪天消失了,那将会是我们真正的末日。
第一集 太阳帝国 (解说词)
这里是瓦拉纳西;对印度人来说全印度最神圣的地点之一;它如此特别,原因之一在于, 印度的圣河;流经此地时的流向, 这里是恒河唯一一处。可以在这一侧的河岸洗澡,并且在东岸看到日出的地方, 因为恒河只有在这里,才转向了北方,当明早太阳升起的时候;一个真正的奇幻景象将要上演;日全食,对于这个在古印度人眼中,是"太阳之城"的地方;这是个
吉祥的时刻。科学不同于其它的思想体系,比如在这座城市践行了数千年的。
宗教体系;因为科学不需要你来信仰它。你完全可以去证实它,举例来说;我可以准确地告诉你明天早晨 6 点 24 分,太阳会被月亮全部遮住,到时将要发生日全食,我也可以告诉你在 2904 年;这一年里地球上能看到五次日全食, 我还可以告诉你到 2186 年 7 月 16 日这一天; 2186 将会发生五千年来历时最长的一次日全食;长达七分钟,太阳统治着一个庞大的星球帝国, 每一个星球都如钟表般规律地运动。在它的域内,一切皆遵循天体力学,这个由伊萨克·牛顿爵士于十七世纪发现的规律。这些规律使得我们能够精准预测出,若干世纪之后每一个星球的去向,无论你身在哪里, 只要月亮挡在了你和太阳之间,日食便会发生。
这显然是木星;它有很多卫星,这是一幅罕见的照片,2004 年春天由哈勃太空望远镜拍下来的, 你可以看见上面有三个卫星的影子,三种全食同时发生;现在这样的奇观几十年才会发生一次。土星、有很多的卫星。在所有太阳系发生的全食图片里,我想这一组图片是我最喜欢的了,因为这些图片是从火星的表面,由机遇号火星车朝着太阳的方向拍摄下来的,上面可以看见火星的卫星,经过日面的过程。这是一个从其它星球表面观测到的日食,准确来讲是日偏食。未来的宇航员们,会发现别处的日偏食,永远比不上地球上的,这是因为在这里,人类占据着太阳系中,观看日全食盛况的最佳位置。
全在于命运神来之笔,太阳的直径是月球的四百倍,纯属巧合的是,日地距离也是地月距离的四百倍。所以当月亮绕到太阳的前面时,可以把它完全挡住。太阳系里有大约,145 到 167 颗卫星,计数方法不同得出结果不一样,但只有地球的卫星才能产生出如此美妙的全食。正因太阳系的奇巧排布,我们可以在这里,这个特定的地方于明天早晨,这个特定的时间欣赏到最难得的天文学现象。距地球最近的恒星[太阳]最为奇特,是整个太阳系中最迥异的一颗。我们无望登陆那里但我想告诉大家, 通过太空探索加上一些偶然发现,我们对太阳的认识会在这个时代更上一层楼。
太阳于我们是一切,但对拥有两千亿星辰的浩瀚银河系来说,它只是一颗普通的恒星。这里是太阳系的边缘领域, 有一颗叫作莎娜[意为海之女神]的行星。它距离地球 130 亿千米,从这望去,太阳只是一粒星体。 天王星比它近 100 亿千米,但即便如此日出在这里几乎无法察觉。 这里看到的太阳比在地球上看到的要小三百倍。更近一点的是土星。奇妙的土星环把太阳光反射到它黑暗的一面。这颗行星不仅沐浴在阳光中,也照耀在环光中。 2 亿 3 百万千米开外, 我们遇到第一个可以看见太阳熟悉脸庞的星球。这是火星上的日出,由精神号机器人探测器捕捉到。地球之外,远在 1 亿 5 千万千米的地方,我们继续向太阳系的中心进发。
水星是靠我们最近的行星,只有 4 千 6 百万千米的距离。它缓缓地转动着从日出到日落要经过 176 个地球日。远处,正是那赤裸裸的太阳,巨大的火球拷打着其上的物质,炽热地燃烧着日心温度高达摄氏 1 千 5 百万度。 纵贯人类历史,这个壮丽的奇迹源源不断地发散着安逸, 敬畏和崇拜之情。这里是加州的死亡之谷,地球上最热的地方,汽车仪表盘显示今天的气温达到华氏 111 度, 摄氏 45 度。几个世纪以来,顶尖科学家们上下求索试图弄懂太阳看似无限的热和能从何而来。由什么构成?又是如何形成?以及这惊人能量的源头在哪里?后来 1838 年 英国物理学家约翰·赫歇尔,
突破性地尝试捕捉太阳光束。那么究竟有多少能量从太阳散发到地球表面呢?我们可以用一个精巧的实验计算出来只需一根温度计 一听装满水的罐头,还有一把伞。先让罐头里的水,升温到同等于周围环境,今天死亡之谷的气温是, 摄氏 46 度左右。然后把温度计放入水中撤掉遮阳的伞让太阳照射水面。 阳光直射下,水温开始升高。测定太阳照射下水温每升高 1℃度所花时间,可以计算出太阳传递给罐中水的精确能量,据此又可推算出地表每平米接收到的能量。实验结果表明,晴朗的天气状况下太阳当头照时,
能量约为一千瓦。这就是说太阳传至地表每平米的能量可供 10 个 100 瓦的灯泡工作。赫歇
尔大胆向前迈出一步, 基于这个数据他计算了太阳散发出的全部能量。试想 把这整片地域的千瓦数加总起来有多大。 再试想 太阳的光辉撒遍整个地球表面的能量有多大。但此时 想象一下, 地球距离太阳 1 亿 5 千万千米,所以实际上,太阳以 1 亿 5 千万千米的幅度在我们星球的周围向一个巨大的空间散发着它的能量。这又是多大的能量呢? 算起来是四乘以派再乘以地日距离的平方 结果为... 400 亿亿瓦。太阳这一秒内散发的能量相当于美国一年消耗总能量的 100 万倍。
我们用了一些水 一根温度计, 一个罐头 还有一把伞 就把它算出来了。这就是我喜欢物理的原因。 恒星持续产生如此惊人的能量长达数千年之久是一个奇迹。像太阳这样的恒星其存在时间和稳定性都是令人难以置信的。 我们对宇宙年龄最佳估测是 137 亿 3 千万年,而太阳已经存在 50 亿年了。超过了宇宙自身年龄的三分之一。是什么样的力量源泉可以让太阳日复一日以如此高的光照强度照耀了 50 亿年?到答案的最好办法就是回归一切的起源。一切皆源自虚无。银河系这一隅也曾无光。太阳当时尚未诞生。太阳的诞生过程可以在夜空中读出。如果为银河拍照的话,
我们首先会注意到的是这些暗线,暗云从中穿过,看不到恒星, 其实这些暗区称为分子云。
它们是由氢分子及尘埃构成的云团处于我们与银河系诸恒星之间。这些暗云包含有构成恒星的初始物质,暗云是浩瀚的恒星孕育所存在于银河系最冰冷最孤寂的角落。在某些分子云的中心区域, 温度可以低至开氏 10 度[约-263℃]。其重要性在于粒子运动的速度取决于其温度。 因此,在这些云团中氢分子团及尘埃运动及其缓慢。 也仅有在这种极端冰冷的环境下重力才可以左右云团内部的组成粒子。
他们随着漫漫时间长河的流逝开始沉积。 微弱的重力得到掌控权逐渐将氢元素聚集。这样,氢分子团在其自身重力塌缩下孕育出我们所称的"恒星"。随着分子云在重力影响下塌缩程度不断加剧, 它们便开始发热,从而最终,在其核心达到足够的温度开始热核反应进而形成氦。恒星终于诞生了,暗云也开始发光一个新的恒星生命周期宣告开始。画面中这一过程展现的是50 亿年前一颗恒星的诞生过程而它就是我们的太阳。太阳的诞生揭示出其蕴含巨大能量的奥秘, 因为太阳与宇宙所有恒星一样,都是由宇宙中最强大的已知力量所点燃。氢聚变为氦 是太阳一切能量的源泉。
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