天文是什么?

作者|赵经远

编辑|田坤平

遂古之初,谁传道之?上下未形,何由考之?

冥昭瞢暗,谁能极之?冯翼惟象,何以识之?

明明暗暗,惟时何为?阴阳三合,何本何化?

圜则九重,孰营度之?惟兹何功,孰初作之?

斡维焉系,天极焉加?八柱何当,东南何亏?

九天之际,安放安属?隅隈多有,谁知其数?

天何所沓?十二焉分?日月安属?列星安陈?

出自汤谷,次于蒙汜。自明及晦,所行几里?

夜光何德,死则又育?厥利维何,而顾菟在腹?

……

——屈原《天问》

屈原(图片来源于人民网)

小时候,我们都曾仰望星空,看着满天的繁星,也许你心中会有疑问:这些星星是什么?它们是怎么产生的?又会有什么样的结局?那个外形模糊的光斑也是星星吗?宇宙有尽头吗?……这时你正在重复几百万年前人类第一次抬头仰望苍穹时的心理活动。

仰望星空(图片来源于加贺谷穰)

是的,天文学是最早产生的自然学科之一,天文学的历史,就是人类探测宇宙的历史。当人类第一次仰望星空,被缀满钻石般星星的星空所吸引,开始探究以上那些问题时,天文便诞生了。

两千年前托勒密提出的地心说,延续了一千多年,直到哥白尼出版《天体运行论》,提出日心说,地心说才逐渐被推翻,从此天文学便进入近代天文学阶段。17世纪开普勒根据第谷遗留的观测数据,提出了行星运动三定律,从理论上证明了日心说的正确性。

《日心说和地心说的斗争》(图片来源于网络)

1609年,伽利略第一次将望远镜指向星空,一系列发现从观测上证明了日心说的正确性。将望远镜应用到天文是技术上的一大进步,木星大红斑、土星环、新行星、数以万计的小行星、深空天体……这些众多发现掀开了天文学的灿烂篇章,人类在短短四百年间所取得的成就远远超过之前所有的总和。

伽利略用望远镜进行观测(图片来源于网络)

19世纪下半叶,由物理学家夫琅和费、基尔霍夫和化学家本生等人创立了光谱分析法,人们从此有了新的宇宙感知力。运用光谱分析法,可以将天体“拉近”,得知遥远天体的化学组成、与我们的距离、表面温度、视向速度等物理化学性质,光谱分析法的应用标志着天体物理学的诞生,天体物理学的产生和发展标志着现代天文学的开端。

光谱分析法(图片来源于网络)

太阳光谱(图片来源于网络)

二十世纪四十年代,由第二次世界大战催生出的射电天文学产生了,通过射电天文学,人类有了二十世纪六十年代天文学的四大发现:脉冲星,类星体,宇宙微波背景辐射,星际分子。作为一门年轻的学科,射电天文学方兴未艾,中国已建成世界最大的单口径球面射电望远镜,在试运行期间已发现多颗脉冲星及候选体,其威力可见一斑,期待“天眼”能有更多新发现。

500米口径球面射电望远镜(图片来源于中国科学院)

北京时间2016年2月11日,激光干涉引力波天文台(LIGO)宣布探测到双黑洞合并产生的引力波,相对论拼图终于完整。从那以后,LIGO和室女座引力波天文台(Virgo)等已接连宣布了十几次引力波发现。众望所归 2017年10月3日,引力波探测获得2017年诺贝尔物理学奖。紧接着,同年10月16日晚,LIGO、Virgo、NASA、中科院紫金山天文台等全球数十所天文机构同时宣布探测到双中子星并合产生的引力波、伽马暴、千新星、射电波等不同波段、不同信使的信号!这使得在传统电磁波段观测的现象也可以同时用引力波观测,开启了多信使天文学时代!

引力波谱(图片来源于NASA)

随后2018年7月12日,科学家宣布人类首次发现高能宇宙射线、高能中微子的来源——遥远星系中心的耀变体(一种活动星系核)。这一发现是在中微子与电磁波联合观测下做出的,破解了一百多年来宇宙射线来源的疑团,至少找到一个源头——遥远而暴烈的耀变体。从此开创了中微子天文学的新模式,这是继双中子星合并事件后,多信使天文学的又一次里程碑事件,多信使研究的威力再次展现,面对宇宙,人类不仅有了“眼睛”和“耳朵”,还有了“第六感”!

多信使时代的到来(从左往右:中微子、引力波、电磁波,图片来源于冰立方中微子天文台)

我们了解了天文学的历史,那么什么是天文学呢?

通过上面的描述,你大概已经知道了。通俗的说,天文学是一门以观测为基础的学科,是研究宇宙间天体的学问。很多人因此以为天文学离生活很遥远,没有什么用,其实不然。

我们本身就是宇宙的一部分,太阳打个喷嚏,地球也要抖三抖。天文学在生活中有很多应用,古人观测天象以授农时、靠恒星辨别方向,而现在我们日常使用的日历、导航定位、时间系统等都是天文学在生活中的应用,大地测量、摄影技术甚至WiFi也与天文学有着密不可分的联系呢。而天文学与其他科学紧密联系,相互促进,对其他科学产生了深远的影响。天文离生活并不遥远,生活中处处有天文,缺少的只是发现的眼睛~

有关天文的更多疑问,欢迎大家在评论区留言,小星会为你一一解答噢~

关注公众号/新浪微博“星明天文台”,和小星一起踏遍星辰,收获浪漫吧~

发表评论

必填项已用*标注