90年前,英國天文學(xué)家愛(ài)丁頓在日全食期間觀(guān)測到太陽(yáng)背后恒星光線(xiàn)的彎曲,使愛(ài)因斯坦的廣義相對論一舉戰勝牛頓的“絕對時(shí)空”論,從而開(kāi)辟了物理學(xué)的新時(shí)代。
由日食成就的這段科學(xué)佳話(huà)至今仍被人津津樂(lè )道。而面對22日發(fā)生的日全食,科學(xué)家們又會(huì )帶來(lái)怎樣令人激動(dòng)的新發(fā)現?
射電觀(guān)測:就算云層較厚,也不影響
為了這次500年一遇的日全食,國內天文學(xué)界早在一年前就開(kāi)始了準備工作。用國家天文臺副臺長(cháng)王宜的話(huà)說(shuō):“日食常有,但能讓國內有觀(guān)測機會(huì )的日全食,卻少有!彼嬖V記者,自新中國成立以來(lái),對日全食的大規?茖W(xué)觀(guān)測至今只有3次,分別是在1980年、1997年和去年!扒懊鎯纱蜗喔舻臅r(shí)間太長(cháng),以至于去年我們觀(guān)測的時(shí)候,儀器都需要重新制作和準備。今年的觀(guān)測則在去年的基礎上,對儀器做了改進(jìn)!
此刻身在浙江海寧的王宜介紹說(shuō),去年在甘肅金塔的日食觀(guān)測,一共包含10個(gè)課題,主要在光學(xué)、射電和引力等領(lǐng)域。今年在此基礎上,增加了位于上海的25米射電望遠鏡觀(guān)測和在浙江安吉縣天荒坪的白光日冕觀(guān)測。射電觀(guān)測主要是通過(guò)監測無(wú)線(xiàn)電波的變化,來(lái)了解高空電離層在日食發(fā)生時(shí)的瞬間變化,就算明天上海云層較厚,看不到日食,也不影響這個(gè)項目的觀(guān)測。
重力異常:測出來(lái),將對萬(wàn)有引力定律形成挑戰
有關(guān)日食的第一大謎團就是重力異常問(wèn)題。早在半個(gè)世紀前,就有外國科學(xué)家發(fā)現,在日食時(shí),地球的引力會(huì )發(fā)生異常變化,并且用萬(wàn)有引力定律和廣義相對論都無(wú)法解釋。我國科研人員也分別在2001年赴贊比亞和2007年在漠河觀(guān)測時(shí),都監測到了這一現象。如果重力異,F象確實(shí)存在,將對現有的重力理論形成挑戰。
但王宜對此表示了謹慎的懷疑。他告訴記者,引力場(chǎng)是四大作用力場(chǎng)中最弱的作用力,對監測儀器的靈敏度和精確度都要求很高,且數據的獲得很難。其次,國內科學(xué)家的兩次觀(guān)測,也不排除有偶然或者干擾因素,如周?chē)肆、?chē)流等。因此,必須在同一地點(diǎn),用同樣的儀器反復多次進(jìn)行觀(guān)測,才能得出數據。
“根據目前的所有資料,我們還不能肯定重力異常的存在,這需要更多可靠的觀(guān)測數據支持!蓖跻巳缡钦f(shuō)。
作為當年漠河日食引力觀(guān)測的總指揮,中科院地球物理所的湯克云教授這次前往上海,坐鎮指揮本次日食的引力觀(guān)測。據他介紹,他們在上海、浙江的杭州和湖州設了3個(gè)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行觀(guān)測,“從20日下午將一直持續到23日中午”。
湯克云承認在漠河的觀(guān)測確實(shí)無(wú)法排除很多外界因素的干擾,“當時(shí)我們是在一棟樓的平頂上進(jìn)行觀(guān)測的,只有兩臺儀器。不過(guò)這一次的條件有了很大改善:動(dòng)用了7臺進(jìn)口的重力儀和4臺數據采集儀,還有由河南地震局幫助建立的兩個(gè)單擺,觀(guān)測是在3個(gè)山洞里的標準重力測量平臺進(jìn)行。這個(gè)平臺其實(shí)就是個(gè)石墩,其底部與地球的基巖相連,因此可以保證觀(guān)測的準確性!
“如果這次再測出有異常的話(huà),就應該可以肯定日食期間重力異,F象的存在!睖嗽普f(shuō),“這將是對牛頓萬(wàn)有引力定律的一次不大不小的修正!
尋找水內星:找不到,或引發(fā)人們對太陽(yáng)系重新認識
尋找水內星也一直是中外天文學(xué)家孜孜以求的目標。因為從理論上推算,在水星的運行軌道內存在著(zhù)一顆小行星,被稱(chēng)作“水內星”。而水星本身在平時(shí)都是觀(guān)測不到的,只有在日食時(shí)正好露出“真容”,這也成了尋找水內星的最好時(shí)機,但這么多年來(lái),國內外的歷次觀(guān)測日食都沒(méi)有找到水內星。
對此,王宜表示,“根據我們以前的觀(guān)測,由于受到儀器的精度限制,只能說(shuō)水內星的亮度不可能在8等以?xún)。這次我們儀器的觀(guān)測水平有了進(jìn)步,在日全食帶里又布了3個(gè)點(diǎn)來(lái)尋找水內星,希望能有收獲!
如果這顆理論上存在的水內星真的不存在,又說(shuō)明什么?王宜回答說(shuō),這也許會(huì )引發(fā)人們對太陽(yáng)系的重新認識以及相關(guān)理論的修正。
觀(guān)測結果:初步結論11月之前出爐
此前有人表示,現在已進(jìn)入空間天文學(xué)時(shí)代,對日食的觀(guān)測,已經(jīng)不像以前有那么大的科學(xué)價(jià)值。
對此,國家天文臺研究員李競表示,太陽(yáng)的活動(dòng)周期是11年,其狀態(tài)有活躍期和寧靜期的不同。每一次日全食,觀(guān)測時(shí)的太陽(yáng)、地球的狀態(tài)都不一樣,因此每一次日食觀(guān)測得到的關(guān)于太陽(yáng)、地球物理的數據也會(huì )不一樣,從而會(huì )有新的發(fā)現。
而對白光日冕的觀(guān)測,可以說(shuō)日食是無(wú)法替代的最好機會(huì )。李競解釋說(shuō),白光日冕,即用肉眼就可看到的、無(wú)屏蔽的日冕。雖然平時(shí)人們利用空間太陽(yáng)望遠鏡和日冕儀也能觀(guān)測到日冕,但這只能看到整個(gè)白光日冕的一部分。當月球將太陽(yáng)光球完全擋住時(shí),白光日冕的“全部面容”則正好全部展現出來(lái),人們用肉眼即可看到。
而日冕一直是太陽(yáng)物理學(xué)研究中的難題——它的溫度高達上百萬(wàn)度,但太陽(yáng)表面本身才5750攝氏度,也就是說(shuō),太陽(yáng)的外圍氣體反而比自身的溫度高。國內外的研究人員對形成這種現象的原因至今尚未找到。
這也是天文學(xué)家們不遠萬(wàn)里,興致勃勃地冒著(zhù)可能出現壞天氣的風(fēng)險,也要去實(shí)地觀(guān)測的原因。
觀(guān)測結果何時(shí)能見(jiàn)分曉?王宜表示,各項觀(guān)測不會(huì )在日食結束后立即有明確的結果。研究人員還需對數據進(jìn)行一番整理分析,預計初步結論會(huì )在11月之前出爐。(錢(qián)煒 唐婷)
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