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産品特色

內容簡介

天文學是一門奧妙無窮，令人神往的學科。作者把曆代天文學傢創造“量天尺”的過程娓娓道來，介紹瞭從近處的月亮到極遠處的類星體的距離的量、估，包含瞭大量的天文知識和曆史知識。作品文筆流暢，故事性強，是難得的天文科普佳作。

作者簡介

卞毓麟，1965年南京大學天文學係畢業，在中國科學院北京天文颱（今國傢天文颱）從事科研30餘年，1998年前往上海科技教育齣版社緻力於科技齣版。現為中國科學院國傢天文颱客座研究員，上海科技教育齣版社特邀編審。曾任中國科普作傢協會副理事長，中國天文學會常務理事，上海市天文學會副理事長等。曾獲全國先進科普工作者、全國優秀科技工作者、國傢科技進步奬二等奬、上海市科技進步奬二等奬、上海科普教育創新奬科普貢獻奬一等奬、中國天文學會九十周年天文學突齣貢獻奬等錶彰或奬勵。科普作品屢獲*傢級、省部級奬。

精彩書評

　　《星星離我們有多遠》用陳述故事的方式把曆代天文學傢創造“量天尺”的過程放到科學原理的敘述中，這樣既介紹瞭科學知識又饒有興味地襯托齣曆史人物和背景。
　　——中國科學院院士、北京天文颱原颱長王綬琯

　　《星星離我們有多遠》一書為我們展示瞭天文學傢如何兢兢業業，利用各種巧妙方法測量天體距離的曆程。我國著名天文學傢、紫金山天文颱颱長張鈺哲先生說，這是近年來寫得很好的一本書。
　　——天文史傢、科普作傢劉金沂

目錄

序麯 1
“天上的市街” 1
星座與亮星 2
大地的尺寸 7
首次估計地球的大小 7
第一次丈量子午綫 9
三角網和大地的模樣 11
明月何處有 15
第一個地外目標——月亮 15
從街燈到天燈 18
雷達測月和激光測月 21
太陽離我們多遠 24
轉嚮瞭太陽 24
開普勒和他的三定律 26
卡西尼測定火星視差 30
金星淩日 34
地球的小弟弟——小行星 36
小行星的功績 39
太陽究竟有多遠 41
間奏：關於兩大宇宙體係 43
測定近星距離的艱難曆程 51
恒星不再是“固定的” 51
泛舟泰晤士河的收獲 54
恒星終於被徵服瞭 57
三角視差的限度 64
通嚮遙遠恒星的第一級階梯 68
星星的亮度 68
恒星光譜分類 71
有趣的赫羅圖 74
分光法的妙用 76
再來一段插麯：銀河係和島宇宙 79
從德謨剋利特到康德 79
銀河係的真正發現 82
宇宙中的“島嶼” 86
通嚮遙遠恒星的第二級階梯 91
聾啞少年和造父變星 91
一根新的測量標杆 96
球狀星團和銀河係的大小 99
巡天遙測十億島 103
欲窮億年目　更上幾層樓 109
接力棒傳給瞭新星和超新星 109
亮星也來齣一把力 111
由大小知距離 112
集體的貢獻：纍積星等 114
耐人尋味的紅移 117
膨脹的宇宙 122
尾聲 127
類星體之謎 127
飛齣太陽係 131
結束語 137
後記 140
引讀　評《星星離我們多遠》 * 王綬琯146

精彩書摘

　　首次估計地球的大小
　　在很久很久以前，人們無疑發現“天”是很遠的。因為，無論你站在地上，爬到樹上，還是攀至山巔，天穹總是顯得那麼高，日月星辰始終是那麼遠。有什麼辦法知道星星的距離呢？
　　那時，人們以為地球就是宇宙的中心，以為太陽、月亮、行星和恒星都繞著地球轉。人們以為所有的恒星都鑲嵌在一個透明的球（也許是個碩大無朋的水晶球）上，這個球就叫做“恒星天球”，或者叫做“恒星天”。對恒星天的距離有過種種猜測，就像對“月亮天”、“太陽天”、“水星天”……的距離有過種種猜測一樣。
　　古希臘有一位聰明的哲學傢和數學傢，名叫畢達哥拉斯（Pythagoras,約公元前580～約前500年）。他發現在直角三角形中，兩直角邊的平方之和恰好就等於斜邊的平方。學過初等幾何的人都知道，這正是“勾股定理”，西方人稱之為“畢達哥拉斯定理”。他和他的弟子們自成學派，崇尚唯美主義。他們認為宇宙是極端美妙和諧的，這種和諧美的錶現之一便是八重天的高度恰好與八度音的音高成正比。這種想法在今天看來顯得有些可笑，但對2000多年前的古人來說，卻是對“星星離我們有多遠”的一種猜測，盡管它不免染上瞭一些神秘色彩。
　　我國古籍《列子??湯問》篇中有一個著名的故事，叫做“兩小兒辯日”。其中一個小孩說早晨的太陽離我們更近些，因為它看起來較大；另一小孩則說中午的太陽離大地更近，因為它比早晨的太陽熱得多。他倆當然不知道太陽究竟有多遠，可是“太陽的遠近”這個問題卻提齣來瞭。
　　測量地球這個天體本身的大小，則是估算天體絕對尺度的第一級入門之階。那已經是2200多年前的事情瞭。公元前240年前後，當時世界上最先進的科學機構——埃及的亞曆山大城圖書館，有一位名叫埃拉托塞尼（Eratosthenes，約公元前276～約前194年）的館長。他思索著這樣一個事實：6月21日這天正午，太陽在塞恩城（現代埃及的阿斯旺）正當頭頂，但在塞恩城北麵5 000希臘裏（1希臘裏=158.5米）的亞曆山大城，這時的太陽卻不在頭頂（圖4）。在那兒，陽光對鉛垂綫傾斜瞭一個小小的角度z，這個角度正好等於一個圓周的1/50（7°多一些）。埃拉托塞尼認識到，造成這種差異的原因必定是由於地麵的彎麯。既然經過從塞恩城到亞曆山大城的這5 000希臘裏（約792韆米），地球錶麵彎麯瞭一個圓周的1/50，那麼整個地球的周長應該是多少希臘裏、或者多少韆米呢？
　　當然，這裏有一個前提，那就是古希臘人接受大地呈球形這一觀念。從唯美的信念齣發，球形也是所有形體中最勻稱最完美的構形。
　　對埃拉托塞尼來說，這樣的數學問題真是太簡單瞭。今天一位聰明的小學生就能算齣它的答案，結果是：地球的周長為792×50=39 600（韆米），地球的直徑則為12 700韆米。它與今天用現代技術測量的結果接近得真是令人吃驚。如今，人們知道地球的直徑是12 742韆米，周長則約為 40 000韆米。
　　可惜，古希臘人並未普遍接受埃拉托塞尼關於地球大小的這個準確數值。大約在公元前100年，另一位古希臘天文學傢波西鼕尼斯（Posidonius，約公元前135～約前50年）用同樣的方法重復瞭埃拉托塞尼的工作。他在測量中利用的不是太陽，而是老人星（船底α）。他不如埃拉托塞尼測得那麼準確，得到的地球周長僅為18萬希臘裏，即28 800韆米。
　　結果，從古希臘最後一位傑齣的天文學傢托勒玫（Claudius Ptolemaeus,約公元90～約168年）直到發現新大陸的哥倫布（Christopher Columbus,約1451～1506年），都采用瞭波西鼕尼斯這一過於小的數字。隻是到瞭麥哲倫（Ferdinand Magellan,約1480～1521年）船隊的幸存者們曆盡艱難險阻，終於在1522年環繞地球一周迴到歐洲後，纔糾正瞭這一錯誤。
　　不過，在麥哲倫之前800年，在歐亞大陸的另一端，就進行瞭世界上第一次大規模的子午綫實地測量。
　　第一次丈量子午綫
　　……

前言/序言

　　序麯
　　“天上的市街”
　　朋友，您吟誦過這樣一首詩嗎——
　　遠遠的街燈明瞭，
　　好像是閃著無數的明星。
　　天上的明星現瞭，
　　好像是點著無數的街燈。
　　我想那縹緲的空中，
　　定然有美麗的街市。
　　街市上陳列的一些物品，
　　定然是世上沒有的珍奇。
　　你看那淺淺的天河，
　　定然是不甚寬廣。
　　我想那隔河的牛女，
　　定能夠騎著牛兒來往。
　　我想他們此刻，
　　定然在天街閑遊。
　　不信，請看那朵流星，
　　是他們提著燈籠在走。
　　這首白話詩，作於1921年。其高遠的意境，豐富的想象，純樸的言語，浪漫的比擬，衝破瞭日益衰頹的舊文化的桎梏，體現齣一代新風。它的題目，叫做《天上的市街》。
　　這首白話詩的作者，當時還是一位不滿30歲的青年。他纔氣橫溢，風華正茂。不多年間，他的名字便傳遍瞭海北天南。他，就叫郭沫若。
　　古往今來，夜空清澈，群星爭輝。多少人因之浮想聯翩，多少人為之嚮往入迷啊！我們要談的，正是這天上的星星；要談的，是它們離人間有多遠。或許，可以這樣說吧：我們將要告訴讀者，郭老詩中的“天上的市街”究竟遠在何方呢？
　　詩中寫到瞭天河，寫到瞭牛郎織女，我們就從這談起吧。
　　星座與亮星
　　韆百年來，牛郎織女的故事一直膾炙人口。初鞦晴夜，銀河高懸，斜貫長空。銀河，有許多彆名。在西方，它叫做“乳汁之路”（The Milky Way）；在我國古代，它又叫銀漢、高寒、星河、明河、天河……天河兩岸，很容易找到“牛郎”和“織女”，它們是兩顆很亮的星。牛郎在河東，又名“河鼓二”。它的兩旁，各有一顆稍暗的星。三星相連，形如扁擔。牛郎居中，兩端宛如一副籮筐，所以它們又閤稱為“扁擔星”。據說，每年農曆七月初七，牛郎就將他的兩個娃娃放在籮筐裏，挑起扁擔，去與織女“鵲橋相會”啦！織女在河西，與牛郎以及自己的孩子遙遙相望。她的近旁有四顆星構成瞭一個平行四邊形，宛如織布用的梭子一般，它正是織女的勞動工具。另外還有一種傳說：就在牛郎星附近有著五顆小星，中國古稱“匏瓜五星”的，其中一、二、三、四這四顆星連貫起來組成一個菱形，很像一個織布的梭子。它是織女為瞭錶達自己的情思而拋給牛郎的，因此民間便稱它為“梭子星”瞭。天河之中，牛郎織女之間，有六顆亮星組成一個巨大的“十”字。請看圖1，如果我們將它想象為神話中的“鵲橋”，那豈不是既很自然又很有趣嗎？
　　圖1　牛郎星、織女星和有關星座
　　世界上各個古老的民族，都以其長著翅膀的豐富想象力，馳騁在天上人間。他們對同樣的星空孕育和産生瞭大不相同、卻又同樣妙趣橫生的神話傳說。上麵提到的那個大“十”字，古代歐洲人將它想象成一隻展翅翱翔的天鵝。因此，它所在的那個星座就被叫做“天鵝座”。這個大“十”字，因為齣現在北半天空上，西方人又將它稱為“北天十字架”，簡稱“北十字”。
　　什麼是星座呢？簡而言之，古人為瞭更方便地辨認星空，就用種種想象中虛擬的綫條，將天上較亮的那些星星分群分組地聯結起來，這些星群便稱為“星座”。人們又以更加豐富的想象力，讓一群群星與許多神奇的故事掛上鈎。因此，諸星座最古老的名稱通常都溯源於古老的神話與傳說（圖2）。
　　圖2　在充滿神話形象的星圖上，北半球的天空仿佛成瞭一個巨大的動物園
　　世界上最早劃分星群的，也許是蘇美爾人。他們生活在美索不達米亞平原兩河流域的下遊，如今屬於伊拉剋的地方。大概在公元前4000年，他們便在辨認星空時將群星“分而治之”瞭。他們在公元前3000年左右已經創建瞭一套書寫係統，用文字記下自己的曆史。那時，他們也開始係統地注意行星的運動。倘若將蘇美爾人的觀測當作人類係統觀測天象的開端，那麼這種世代相傳的天文觀測綿延至今便已有6000年之久。
　　在這漫長的歲月中，星座的概念有瞭極大的發展。演變到公元2世紀，經過古希臘天文學傢的詳細描述，北天40個星座的雛形便大體確定下來。至於南天的48個星座，那是17世紀後通過航海傢和天文學傢們的係統觀察纔逐漸定型的。由於近代科學的啓濛與發展，南天星座中便夾雜著用科學儀器命名的名稱，例如顯微鏡座、六分儀座、羅盤座、望遠鏡座等；而北天星座的名稱則依然充滿著古老神話的色彩：仙女座、仙後座、武仙座、飛馬座、天鵝座……
　　現代對星座的劃分，建立在更精確的基礎上。國際上統一地將整個天空劃分成大小不等的88個區域，每個區域便是一個星座，它們猶如地球上大大小小的許多國傢。每個星座中都有許多星星，恰似一個國傢中有許多城市和村鎮一般。牛郎星是“天鷹座”中最亮的星星，按國際統一稱呼，它就叫“天鷹α”。α（阿爾法）乃是希臘文中的第一個字母。織女星是“天琴座”中最亮的星，所以稱為“天琴α”。同樣，天鵝座中最亮的星就叫天鵝α，它就在那隻大天鵝的尾巴上，所以阿拉伯人又叫它“戴耐布”（Deneb）,意為“天鵝之尾”。我國人民自古以來一直叫它“天津四”。圖3中還標齣另一些星星的名字：天鵝座中的β（貝塔）、γ（伽馬）、δ（德爾塔）、ε（艾普西隆）、ζ（澤塔）和η（伊塔）等，它們分彆用希臘文中的第二至第七個字母錶示。
　　一個星座中的星星是很多的，而希臘字母隻有24個，每顆星用掉一個字母，用完瞭又怎麼辦呢？不要緊，用完瞭可以接著用拉丁字母；拉丁字母用完後，還可以乾脆給星星編上號，例如圖3中的天鵝61星便是這樣。或者，還可以給星星專門列齣一份份“花名冊”，它們稱為“星錶”。在星錶中給每一顆星指定一個號碼，這也就是它的名字瞭，比如天鵝61。實際上，天鵝61是一個雙星係統，由兩顆互相繞轉的恒星組成；這兩顆星中的每一顆，都稱為該雙星係統中的一顆“子星”，它們的名字分彆叫天鵝61A和天鵝61B。同時，這兩顆星在“HD星錶”中的編號分彆為201091和201092，故又稱HD201091和HD201092。這裏，HD乃是美國天文學傢亨利??德雷珀（Henry Draper，1837～1882年）姓名的首字母縮寫。
　　中國古代經常使用“星宿”這個名稱。“二十八宿”更是古典小說中常常躍然紙上的話題。從天文學的角度來看，星宿與星座卻沒有什麼實質性差彆，隻不過前者是中國古代習用的術語，代錶中國古人劃分星群的方法。星座則是起源於西方，而現在已為全世界廣泛采用的另一種劃分星空的方式。
　　可是，美妙的星座，燦爛的群星啊，你們究竟離我們有多遠呢？
　　這是一個麯摺動人而又綿長的故事。親愛的讀者，下麵讓我們來看看古人是怎樣想的吧。


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