履塵小品

2018年1月4日星期四

哈伯望遠鏡: 觀看上帝的傑作

12-25-2017

「耶和華我們的主啊, 你的名在全地何其美！你將你的榮耀彰顯於天。我觀看你指頭所造的天,並你所陳設的月亮、星宿, 便說︰人算甚麼，你竟顧念他？世人算甚麼, 你竟眷顧他？」 (詩篇 8: 1~4)

創世之柱

1995年, 震驚全球的天文圖片非「創世之柱」(Pillars of Creation) 莫屬 (Fig-1)。外行人看到那三根如象鼻般粗黑的煙柱, 四周有一些閃亮的星星, 不明白這到底是怎麽回事。啊!原來是上帝正在製造新的星球! 这驚天地泣鬼神的一幕, 竟然被人類拍到。發生地点距地球 6500~7000光年 (1光年 = 9.5兆公里) 的鹰星雲团 (Eagle Nebula)! 換句話說, 大約六七千年前, 那兒似乎正在進行星球創造。據說这黑暗色的煙柱是由星際氣体 (Interstellar Gas), 多半是冷却的氫、氦分子和塵埃组成的。最高的煙柱高達四光年之高! 四周有不少已造成的新星, 其温度極高, 而且異常閃亮。借这這些新星發出強烈的紫外線, 進行光合蒸發作用 (Photo-evaporation) , 上帝在煙柱之中製造出更多的星球!

埃德溫哈勃

哈勃太空望遠鏡取名当然是紀念美國着名的天文学家埃德溫哈勃 (Edwin Hubble, 1889 ~ 1953)。他原是一名律師, 後來他對天文極其感興趣. 他在1920 年代就在加卅帕薩迪納的威爾遜山天文台 (Mt. Wilson Observatory) 工作。使用1917年建成的胡克望遠鏡, 主反射鏡口徑為100英寸。哈勃是第一個發現宇宙的範圍遠超过銀河系, 他也是發現宇宙正在高速膨脹的人。他為星系創建的分類系統, 稱為哈勃序列。

哈勃太空望遠鏡 (Hubble's Space Telescope) (Fig-2) 在1990年4月被送入離地面340英里的地球軌道，以17000英里時速繞着地球轉。這張「創世之柱」(Pillars of Creation) 相片, 正是它的傑作之一。

哈勃太空望遠鏡剛要開始操作時, 就出了一亇大皮漏。主鏡片焦聚有誤差, 無法对焦。1993年, 不得不請太空人上去將它換下來。修理完後它的对焦精準度提升到0.05弧秒, 換句話說, 這精準度據說從馬里蘭家後院可以看到東京某家花園的螢火虫!

自1993年以來前後歷經5次維修, 最後一次是在2009年。二十五年的運作服務, 哈伯望遠鏡將快退休, 計劃在2021年由詹姆士韋伯 (James Webb) 望遠鏡代替 (Fig-3)。

哈伯太空望遠鏡重大的贡献包括: 發現冥王星的兩個月亮(Nix & Hycha); 協助確定宇宙膨脹速度; 拍到暗物質立体图; 觀察星系和黑洞之间的引力關系; 進一步估算宇宙的年齡; 觀測太陽系外圍行星 (Outer Planets) 的氣候, 並發現許多系外行星(Exoplanets)…等等。。

自1610年加利略 (Galileo) 發明的望遠鏡, 將其從軍事上的應用, 轉到天文觀察應用, 從此打開了宇宙探索之門。以前肉眼看不見的, 如: 土星有環、木星有衛星、如雲霧狀的银河系…等, 如今全部都清楚地呈現在人們的眼前, 它帶动了人類歷史上的工業革命。

註: 美國太空總署(NASA), 在1990 ~ 2000年之間, 除了哈勃望遠鏡外还有其他三個主要的观测站。它们是: (1) Compton Gamma Ray觀测站 (Fig-4) ; (2) Chandra X- Ray觀測站 (Fig-5); (3) Spitzer 太空望遠鏡 (Fig-6)。

在舊約聖經約伯記中, 上帝回答約伯特別提到兩顆星星, 分別是昴星與參星。中國古代稱參星, 就是今天的獵戶星座 (Orion), 这樣說：

「你能繫住昴星的結嗎？

能解開參星的帶嗎？

你能按時領出十二宮嗎？

能引導北斗和隨他的眾星嗎？

你知道天的定例嗎？

能使地歸在天的權下嗎？」

(約伯記38章:31-33)

二千六百年前, 上帝就為約伯上了一堂天文課，使我們明白天律是充滿了奧秘, 上帝的智慧與能力豈是人類能夠測度的呢?

Fig-1, 創世之柱

Fig-2, 哈勃望遠鏡

Fig-3, 詹姆士韋伯望遠鏡

Fig-4, Compton Gamma Ray觀测站

Fig-5, Chandra X- Ray觀測站

Fig-6, Spitzer 太空望遠鏡

克卜勒望遠鏡

克卜勒太空望遠鏡

探索人類第二家鄉

12-31-2017

克卜勒任務 (Kepler Mission)

2009年3月7日, NASA在佛羅里達州卡納維拉爾角, 將一艘載有的太空船, 送入地球繞太陽的 (又稱日心)軌道, 这艘太空船尾隨着地球繞太陽飛行。命名克卜勒為了紀念16世紀名的德國數学家和天文学家 ~ 約翰尼斯.克卜勒 (Johannes Kepler, 1571~1630).

克卜勒任務, 講白了就是在宇宙中尋找太陽系外合適人類居住的第二顆行星, 又稱為「系外類地行星」。為了避免地球光害和引力的干擾, 它繞日的軌道是跟着地球的後面。如此安排, 提供了一個更穩定的觀測平台。該計劃预定要花數年時間來观测太空之中約10萬颗恆星。

凌星方法 (Transit Method)

所謂凌星法就是, 當一個繞着恆星運轉的行星, 運行至該恆星前方時, 它会遮住至少一部分該恆星所發出的光芒。如果这颗類地行星, 它的大小和地球類似, 掠過恆星時, 它會科学家可以借着恆星亮度的減少, 來估算行星體積的大小和質量。光強的变化等於行星和恆星截面積比, 或者它们半徑的平方比。若以地球和太陽例, 減弱太陽發出的亮度約0.01% 左右。

同時, 科學家测量連續兩次凌星的間隔期, 也可以大約計算出該行星的軌道, 和行星地表的溫度。無論是太熱或者太冷, 都不適宜人類居住。

視向速度法

另一種方法測試系外行星是利用視向速度法。在一個恆星附近若是存在一顆行星, 他们之间受萬有引力影响彼此繞着一個質心轉動。因此, 從遠處观測这颗恆星周期性振动频率,也可以估算出那颗行星的大小.

克卜勒望遠鏡因為視野 (Field of View , FOV) 較大, 故發現類似地球行星的機率也要比哈伯太空望遠鏡大許多。

觀察的局限性

克卜勒太空望遠鏡能同時追踪十万顆銀河系恆星, 以每30分鐘测量一次其亮度的变化之過程, 必须是全天候、全年都不可间断地觀測。倘若一年之內, 星球繞到太陽後方, 便無法觀測。故觀察視野必須排除在黃帶道 (Ecliptic Plane) 以內的眾星。因此本計劃固定的觀測區域選擇了銀河系中的天鵝座和天琴座, 觀測的標的也不会被小行星帶或柯伊伯帶雜亂的天体所遮敝。

限縮目標

選擇目标的特徵包含: (1) 恆星大小及亮度必须類似太陽; (2) 行星的質量、大小及軌道都必须類似地球, 約為地球的0.5~ 1.5倍, 因為太大或太小的行星都無法形成大氣層; 这樣的行星才有可能存在維持生命的大氣層、水和適合人類居住的温度和環境。

找到目標

歷經五年的探索，終於發掘克卜勒~452b行星，與地球相似度達到98%！克卜勒~452是本計劃所追踪恆星的名字，或叫第452顆恆星。後面那個小寫字母「b」，就代表這個恆星旁邊只有一顆行星。如果它有三顆行星，就叫「bcd」。452這顆恆星，和太陽非常相似，只比太陽的亮度亮了10%。452b這顆行星，繞這個恆星一圈是385天，只比地球繞太陽多了20天，所以它也處在宜居帶裡面，它的溫度大概跟地球差不多，適合液態水的存在。體積大概是地球的1.6倍。所以科學家說，這顆行星與地球的相似度是98%。可惜這顆行星距離地球1400光年!

2017 年2月, NASA科学家透过史匹哲望遠鏡(Spitzer Space Telescope, 简稱SST) 成功地找到7顆類地行星, 繞着一恆星 (叫超冷矮星) 公轉, 其中至少有3颗處於宜居帶. 这些(太陽)系外行星位於水瓶座, 離地球39光年, 與上述相比, 算是十分靠近地球. 这是該中心14年來最令人振奮的發現。史匹哲太空望遠鏡是 2003年8月NASA 發射的一顆紅外天文衛星,。

功成身退

这花了六億美元經費的克卜勒太空望遠鏡, 2013年, 探测器上有二個陀螺儀出了毛病, 從此失去了精確定位功能, 再無法鎖定原先研究的目標。經过太空總署科学家们的努力, 利用太陽能的修正, 竟然免強地完成了任務, 飛了九年, 最近九個推進器中, 也報銷了一個。最致命的是液態燃料即將用罄, 它的成就大大地超出預期之外, 先後發現了2700 顆太陽系外的行星( Exoplanets), 終於克卜勒將在 2018年底吹熄燈号, 它服務的期限已遠超过当初所設定的3.5年! 以後就任憑它孤独地在黑暗浩瀚的宇宙中流浪。再見了! 克卜勒太空望遠鏡!

克卜勒太空望遠鏡未完成的任務被不久前才送上軌道的另一颗新一代望遠鏡, 名叫「凌星系外行星探测衛星」(TESS) 所取代。遙遠的行星本身不發光, 体積又小, 除了「凌星法」之外, 幾乎沒有其它更简單的方式觀察他們。

在仲夏夜晚, 仰望滿天星斗, 浩瀚的宇宙, 讓人無法置信, 難道地球是人類唯一的家鄉? 漫天如海沙般的星球, 尋找到一顆和地球環境一模一樣的星球, 其機率不是沒有, 而是在人類短暫的一生中, 似乎無法觸及。

尋妻記

12/20/2017

當初, 以色列各族聯手殺了頑強的便雅憫族, 包括所有的百姓,最後只剩下600 壯丁戰敗逃亡曠野，才得保命。(士師記19 - 21)

这時, 以色列民族又開始憂傷, 因為從此以色列族中很可能就會少了一族。

要聲討这兄弟之邦的主要原因是, 他们做了傷天害理之事, 不但蛮横不認錯,不悔改, 而且凶悍地和其它各族宣戰。共殺了二萬六千個以色列戰士。

这故事的起因是一位利未人，他的妾在便雅憫的一座城叫基比亞被一群匪徒輪姦羞辱, 直到天亮她的丈夫喊她, 已不省人事。利未人就把她帶回家。回家後, 这丈夫用刀把她砍成12塊, 分給以色列12族,希望族人為他們伸張正義。

總之, 以色列各族在開戰前向天發誓:(1)凡不來參加討閥便雅憫的族群一律視為不共載天的敵人, (2)以色列全家以後絕不把自家女兒嫁给便雅悯人為妻。他们的習慣是不向神發誓則罷, 一旦發了誓以後,無論如何不能反悔。

他们知道这下便雅悯族可真的要完蛋了! 你看!女人多重要。

經过他们腦力激盪之後, 想到基列雅比一族似乎沒有派人來聯盟參戰,於是派兵去那抓來400位處女, 給便雅悯壯丁當老婆, 殺死其它的男女老少。這就是当時猶太人的精神, 將錯就錯,一錯再錯,勇於犯錯。但便雅憫族还有200多人沒老婆。

又想出一個妙計, 安排搶婚! 當示羅人正在過節時, 叫便雅悯光桿躲在树林裡, 看到自己喜欢的女孩就衝出來把她们抱回去。示羅也是以色列族,先通告長老们,我们的兄弟快要滅種了,你们就可憐可憐他們吧,反正他们來搶也没違背我们當初的誓言!

從這故事看來, 我们可以歸納以下幾個結論: ⑴士師時期, 以色列國中無王, 毫無紀律可言。連兄弟手足都彼此相殘; ⑵ 以色列人之中也有匪徒, 同性恋等敗類。今日離耶路撒冷不遠的特拉維夫便是一個罪惡之城; ⑶ 他们的宗教领袖凡事都要求告神, 但許多時候都靠自己的小聰明來解決問题; ⑷ 肥水不落外人田, 以色列人还是希望保持正宗猶太血統。