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画不出来的东西_趣味天文学

时间:2020-01-31 理论教育
画不出来的东西_趣味天文学

有好些东西在纸上是无法画出来的,我们的太阳系的精确平面图便属于这一类事物。天文学书籍中的太阳系平面图其实只是行星轨道图,而不是太阳系的图,因为如果不将比例尺做较大的改变,是无法在这种图上画出行星的。较之行星之间相隔的距离而言,行星本身是很小的,以至于我们都无法想象它们之间的比例关系。为了便于理解,我们把太阳系画成缩小了的图画。但是有一点是很明显的,就是没有一张图能够正确地把太阳系表示出来。我们所能做的,就是用图来表示行星和太阳之间的相对大小(图61)。

图61 行星和太阳的相对大小。在这张比例图中,太阳的直径为19厘米。

我们用别针针头大小来表示地球,它的直径约为1毫米。精确地说,我们使用的是1:15000000000的比例尺,也就是大约将15000千米作为1毫米。这样的话,我们得到的月球的直径就应当是055-03毫米,并且应当放在离开别针针头3厘米远的地方。太阳的大小就如同一个网球或者槌球(10厘米),位于距离地球10米远的地方。将一个网球放在一间大厅的一个角落,一个别针针头放在另一个角落,这样就大略可以表示出太阳和地球在宇宙中的位置关系。由此可见,空无一物的空间确实比物体所占的地方要大得多。虽然在太阳和地球之间还有水星和金星两个行星,但是它们跟这个大空间比较起来实在太微不足道了。加上它们,也不过是在我们这间大厅里添上两颗沙粒,一颗(水星)的直径是126-01毫米,距离网球4米;另一颗(金星)的大小和别针相同,距离网球7米。

但是在地球的另一端还有一些小物质颗粒。在距离网球(太阳)16米的地方是火星——直径是126-02毫米的沙粒。地球和火星两颗微粒每隔15年要彼此接近一次,此时它们之间的距离是4米,这是两个世界之间最近的距离。火星有两颗卫星,但是无法将它们在我们的这个模型中表示出来,因为按照我们所使用的比例,它们只能有细菌般大小!还有一些小行星,它们的数目在1500以上,在火星和木星之间围绕太阳旋转,它们的大小也同样是可以忽略不计的。这些小行星距离太阳的平均距离是28米(在我们的模型图中)。它们中最大的有头发般大小126-03,最小的只有细菌大小。

在我们这个模型图中,巨大的木星可以用一个榛子大小的球来表示(1厘米),它距离网球(太阳)的距离是54米。在距离它3、4、7和12厘米的地方,分别有11个卫星中的4个围绕它旋转。这四个大卫星的大小为126-02毫米左右,其余几个小的只能用细菌来表示了。距离它最远的那个卫星,应当位于榛子(木星)大约2米的地方。所以整个木星系统在我们的模型里的直径是4米。和直径只有6厘米的“地球-月球”系统比较而言,它的确要大出很多,但是和我们模型里直径为104米的木星轨道比较起来,确实它又是很小的了。

现在可以清楚地看到,是不可能把整个太阳系画在一张图上的。我们应当把土星放在距离网球(太阳)100米的地方,用直径为8毫米的一颗小榛子来表示。土星上的光环,宽为4毫米、厚127-01毫米,应当在距离小榛子表面1毫米的地方。9个卫星散落在这颗行星附近126-02米范围之内,直径都小于127-02毫米。

越接近太阳系边缘的地方,行星之间的空间距离越大。天王星在我们这个模型中距离太阳196米;这是一颗直径为3毫米的绿豆,它有5颗微尘般大小的卫星,分布在以绿豆为中心的4厘米的范围内。

在距离中心的网球300米远的地方,还有一个绿豆大小的行星,慢慢地沿着自己的轨道前进,这就是不久之前还被人们当做太阳系最外围的一个行星——海王星。它的两个卫星(特里屯和海王卫二)分别距离它3厘米和70厘米。

在更远的地方,还有一个不大的行星在旋转——冥王星,在我们的模型中它距离网球400米,直径大约是地球的一半。(www.guayunfan.com)

但我们还不能将冥王星的轨道视作太阳系的边缘。除了行星,属于这个系统的还有很多彗星,它们中的很多也是围绕太阳运转的。这些“毛发状的星星”中有一些要800年才绕行太阳一周。公元前372年,1106年,1668年,1680年,1843年,1880年,1882年(两颗彗星)和1887年出现的彗星,都有这样长的运转周期。在我们的模型中,它们的每一个轨道都应当是一个很长的椭圆。椭圆的最近一端距离太阳只有12毫米;最远的一段距离太阳1700米,比冥王星远4倍。如果按照这些彗星的轨道来计算太阳系的大小,我们的模型的直径就必须放大为3.5千米,占地面积为9平方千米。我们不要忘了,地球的大小,只有一个别针针头那么大!在这9平方千米的范围内有以下东西:

1个网球

2颗小榛子

2颗绿豆

2个别针针头

3颗更小的微粒

彗星的数量虽然多,但是所含的物质可以不计,因为它们的质量实在太小了,可以称之为“可见的乌有之物”。

所以,我们的太阳系是不可能依照正确的比例在一张图上画出来的。