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伽利略与土星的光环

时间:2022-09-19 百科知识 版权反馈
【摘要】:但是伽利略在比萨斜塔做试验的说法后来被严谨的考证否定了。借助于望远镜,伽利略还先后发现了土星光环、太阳黑子、太阳的自转、金星和水星的盈亏现象、月球的周日和周月天平动,以及银河是由无数恒星组成等等。为了纪念伽利略的功绩,人们把木卫一、木卫二、木卫三和木卫四命名为伽利略卫星。实际上他所观测到的便是土星两侧的光环部分。1659年,荷兰科学家惠更斯证实伽里略观测到的是一个离开土星本体的光环。

历史上他首先提出并证明了同物质同形状的两个重量不同的物体下降速度一样快,他反对教会的陈规旧俗,由此,他晚年受到教会迫害,并被终生监禁。他以系统的实验和观察推翻了亚里士多德诸多观点。因此,他被称为“近代科学之父”“现代观测天文学之父” 、“现代物理学之父”、“科学之父” 及“现代科学之父”。他的工作,为牛顿的理论体系的建立奠定了基础。

伽利略家族姓伽利雷(Galilei),他的全名是Galileo Galil伽利略,但现已通行称呼他的名Galileo,而不称呼他的姓。因为翻译问题,所以姓众说纷纭,以伽利雷为准。

1590年,伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地”的著名试验,从此推翻了亚里士多德“物体下落速度和重量成比例”的学说,纠正了这个持续了2000年之久的错误结论。

但是伽利略在比萨斜塔做试验的说法后来被严谨的考证否定了。尽管如此,来自世界各地的人们都要前往参观,他们把这座古塔看做伽利略的纪念碑

1609年,伽利略创制了天文望远镜(后被称为伽利略望远镜),并用来观测天体。他发现了月球表面的凹凸不平,并亲手绘制了第一幅月面图。1610年1月7日,伽利略发现了木星的四颗卫星,为哥白尼学说找到了确凿的证据,标志着哥白尼学说开始走向胜利。借助于望远镜,伽利略还先后发现了土星光环、太阳黑子、太阳的自转、金星和水星的盈亏现象、月球的周日和周月天平动,以及银河是由无数恒星组成等等。这些发现开辟了天文学的新时代。为了纪念伽利略的功绩,人们把木卫一、木卫二、木卫三和木卫四命名为伽利略卫星。

伽利略著有《星际使者》《关于太阳黑子的书信》《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》《关于两门新科学的谈话和数学证明》和《试验者》。学伽利略为牛顿的牛顿运动定律第一、第二定律提供了启示。他非常重视数学在应用科学方法上的重要性,特别是实物与几何图形符合程度到多大的问题!他还推翻亚里士多德的话。他善于提问,不问个水落石出不罢休。许多高年级同学也经常因为被他问倒而难堪。


土星光环是指圆球形的星体周围有一圈很宽的“帽沿”,这就是土星光环,又称土星环,土星可算是太阳系中较为奇特的一颗行星,在望远镜中看来,它的外表犹如一顶草帽,光环的存在使得土星成为群星中最美丽的一颗,令观赏者赞叹不已。几百年来,人们一直以为太阳系中唯独土星才有光环。直到本世纪70年代后期至80年代后期,天王星环、木星环和海王星环的相继发现才使这一观点得以改变。

自从意大利著名天文学家伽里略在1609年首次用望远镜观测星空以来,新的发现经他之手接踵而至。1610年7月,他把望远镜对准了土星。在这架放大倍数只有30倍而又不完善的望远镜中,伽里略看到土星两旁有某种奇怪的附属物。实际上他所观测到的便是土星两侧的光环部分。但是,伽里略并没有认识到这一点。鉴于在这之前他已经发现了木星的四颗大卫星,于是便相信土星两侧也有两个卫星之类的小天体。然而,由于情况不如木星卫星那样明白无疑,伽里略没有直截了当地宣布这一发现。

任何一位科学家在感觉到将要作出一项重要发现之时,往往会为两种感情所支配:一方面怕别人走在自己的前面而想尽快地发表它,另一方面又担心会犯大错误而不想轻率地过早加以发表。在伽里略时代学者们为此往往采用一种称为"字母颠倒法"的密码记录方式来简要地记载自己所作出的发现,这种记录除了发现者本人外几乎谁也无法加以破译。当发现者过一段时间后确证了这项发明之时,便把自己早已写好的那份"天书"译出来,从而保留了对该项发现的优先权

伽里略对他的土星观测结果便采用了这种方法。他当时所做的记录是由39个拉丁字母混乱排列的一长排符号串,其真实含义是"观测到一颗最高的三重行星"。这里"最高的"即指土星,因为土星是当时所知离太阳最远的行星。1659年,荷兰科学家惠更斯证实伽里略观测到的是一个离开土星本体的光环。但他开始时也象伽里略一样采用了字母颠倒的密码记录法,不过形式稍有不同,用了总数为62个拉丁字母的若干符号串。三年后当他确信自己结论正确时才宣布了这组符号串的意义是"土星周围有一个又薄又平的光环,它的任何部分与土星不相接触,光环平面与黄道面斜交"。

惠更斯以后,人们经历了漫长的过程才对土星环的本质有了正确的认识。在最初的两百年内,土星环一直被认为是一个或若干个扁平的固体物质盘。1856年英国物理学家麦克斯韦首先从理论上证明这种环必须是由围绕土星旋转的一大群小卫星组成的物质系统,而不可能是整块固体物质盘。40年后,美国天文学家基勒通过观测发现,土星环不同部分的旋转速度随到土星中心距离的增大而减小,并且符合开普勒运动定律。如果是刚体转动,则转速因随距离的增大而增大。这样就无可辩驳地证实了环是无数个各自沿独立轨道绕土星旋转的大小不等的物质块,从而最终阐明了土星环的本质。事实上当远方恒星在环后经过时星光并没有多大的减弱,这也说明它不是一整块东西,而是一些稀疏分布的分离物质块。现已知道组成环的小"卫星"大都是一些直径为4~30厘米的冰块,总质量约为土星质量的百万分之一。环极冷,据探测温度低达-200℃左右。


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