写给孩子的天文奥秘(彩色图解版)
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太阳不会从西方升起吗?

我们经常听人打赌说,要想让我怎么怎么了,除非太阳从西面出来。那么问题来了,我们习惯看到太阳从东方出来,从西方落下。在什么情况下我们可以看到太阳从西方升起,或者有可能从西方升起吗?

如果通过精确、细致的观测我们可以发现,太阳跟地球一样也以通过其中心的一根轴为中心自西向东旋转。同地球的情形一样,我们把在两极中间的那个最大的圈叫作太阳的“赤道”,把转轴与表面相交的两点叫作太阳的两“极”。太阳赤道的长度是地球赤道的110倍,自转周期是25.4天,太阳赤道的自转速度约为每秒2千米,是地球的4倍以上。这种自转的有趣之处是离赤道愈远的地方自转周期也愈长。假如太阳也同地球一样是固体,它的各部分的自转速度就要一致的,在太阳的南北极附近,自转周期约为36天。

因为太阳赤道与地球轨道平面的夹角是7°,它的方向在我们看来,圆面中心约在太阳赤道南边约7°,春天它的北极背离我们7°,夏天、秋天就与此相反7°。

如果选择一条更长的基线,能更好地观测更远的恒星方向的变动,结果会发现一个问题:地球是否会把我们带到环绕太阳以外的某一地方去呢?

早在三百多年以前,伟大的天文学家就已经得到结论,认为恒星并不固定其实是在空间中运动着的。这种事实最后在1718年由哈雷揭穿,这位以其发现并命名的彗星为我们熟知的著名天文学家观测到了一种情形,有几颗亮星在从托勒密(Ptolemy)制恒星表以来的1500年内确曾移动了位置,移动量约与月亮的直径相仿。既然恒星是运动着的,而太阳又是恒星之一,那么太阳也一定是和其周围恒星一样处于运动之中了。

1783年,来自德国的天文学家威廉·赫歇耳(F.W.Herschel)第一个测定太阳运动的方向。他推论如果太阳(当然全行星系统也在内)在空间中沿着直线运行,那么恒星在我们看来仿佛向相反的方向移动。恒星的这种“视差动(parallactic motion)”是和它们的“本动(peculiar motion)”相混的。总的来说,在我们前面的星一定要从我们运动方向那一点向四面散开,在我们后面的星又一定要向天上反对的一点聚拢。赫歇耳将“太阳向点(solar apex)”置于离天琴座中的织女一不远的武仙座中,以后的研究也把这一点放在那附近。

恒星的这种视向后运动只告诉我们太阳向哪一方向运动,没有告诉我们它运动的速率,这还要等分光仪出来答复。按照多普勒(Doppler)发表而后经斐索(Fizzeau)特别补正的原理,光谱线已经告诉我们恒星如何在视线中运动的了。恒星光谱是一道彩带,上面通常有暗线亘于其中。如果恒星向后退去,光谱线便向红色一端移动;反之如果靠近,其光谱线便向紫色一端移动。移动的多少随其运动速率而增加。

在我们看来,太阳系运动方向的那一区天空上的星都一致要以最大速度靠近,另一相反方向的星仿佛要以最大速度离开我们一样。根据天文学家研究全天恒星光谱30年得到的结果,我们得到了关于太阳运动及测定其运动速度的更进一步的知识:太阳系是向天上十分接近武仙座O星的一点运动,其速率是每秒19.8千米。我们生存的地球便是在螺旋线中运动,一方面环绕太阳,一方面分担太阳的前进运动。我们的地球载着我们运动多忙碌啊!

地球在追随太阳的运动中,带着我们经过轨道两倍的距离。这样我们看到的所有的恒星向后移动的量都比它们由地球绕太阳而生的移动的量多1倍,一个世纪中便大了200倍。视差移动由恒星距离而定,由其总量可得到这距离的大小。猛一看这由太阳向武仙座运动而生的基线,似乎可满足我们测量恒星距离的要求了。不幸的是,我们平常并不能确定我们观测到的移动的量有多少属于视差移动,又有多少属于恒星本身的移动,目前还不能利用这方法成功量度恒星的距离。这种方法也不适用于单个的星。

经过这么多讲解,我们可以知道太阳系中的八大行星的自转方向大部分都是自西向东,唯独金星的自转方向是自东向西,所以我们只要在金星上看太阳就是从西边升起的,而在其他七颗行星上看太阳都是从东边升起的。

现实生活中,我们说太阳从西边升起来了,一般指事情不可能发生。而在某些特定的条件下,在地球上有没有可能看到太阳从西方升起来呢?

有一种可能,如果飞机相对于地面的速度等于地球自转的速度,太阳就会悬在空中不动。如果飞机以更大的速度向西运动,太阳就会西升东落,为了看到太阳从西边升起,时间必须是傍晚,而且飞机的速度要足够快。

如果站在南极圈内时,太阳就从北方升起,站在北极圈内时,太阳就从南方升起。另外一个不可能的,却是真实的,就是太阳光直射不能照亮地球的全部,地球自西向东缓慢旋转,永远是地球的东部先转出来,接受到光照,人站地球上会误以为“太阳从东边升起”。