太空問答

流星雷達是干什么用的？

地面觀測臺站中常有一種叫做“流星雷達”的儀器，24小時關注著天空的流星動態(tài)。流星劃過天空時，其摩擦燃燒等過程影響了大氣的電離，這些電離的等離子體又會對雷達發(fā)射的無線電波發(fā)生影響，也就是流星劃過的軌跡能在雷達上有反應。這種觀測方法主要是利用流星（電離）余跡對無線電波的散射來實現(xiàn)。雷達接收到流星余跡反射的無線電回波時，就會在熒光屏上出現(xiàn)一個亮點，或者在連續(xù)拍照的膠卷上記錄下距離隨時間或回波幅度隨時間的變化曲線。

經(jīng)分析研究，可得到流星出現(xiàn)的數(shù)目、距離、高度、方位、速度以及流星體的質量等有關資料，從而可以反推在流星出現(xiàn)高度（約 80～120公里）的大氣層中的風速、風向、氣壓以及離子復合率等高空大氣物理資料。所以，流星雷達其實是利用流星探測高層大氣。

暗物質的研究中為什么要探測宇宙射線？

去年，我國的暗物質粒子探測衛(wèi)星“悟空”所獲得世界上最精確高能電子宇宙線能譜是其最重要的研究成果之一。暗物質的探測讓科學家很頭疼，它參與引力相互作用但不參與電磁相互作用，不發(fā)生輻射，與普通物質不發(fā)生任何相互作用。不過，對宇宙射線的探測可以幫助科學家探測暗物質。

宇宙線的源頭一般認為是超新星爆發(fā)，射線的粒子有其特定的分布，基本曲線隨著能量升高數(shù)目逐漸下降，曲線的形狀也大致是已知的，已經(jīng)有現(xiàn)成模型。如果能譜出現(xiàn)異常，便意味著可能有新的物理原因。根據(jù)理論預言，如果暗物質粒子相互碰撞并湮滅，將產(chǎn)生高能電子，成為宇宙線的額外來源，這時候探測到的宇宙線會不同于標準模型，多出來的一部分可能來源于暗物質湮滅或者衰變。因此，更加精準的高能電子能譜有助于我們發(fā)現(xiàn)宇宙射線中能量異常的微小結構，就有可能幫助我們找到暗物質。

怎么尋找太陽系外的行星？

去年，美國宇航局宣布開普勒空間望遠鏡正式退役。開普勒空間望遠鏡為人類探索太空做出諸多貢獻，服役期間曾發(fā)現(xiàn)2662顆太陽系外的行星。它所采用的方法正是最常使用的尋找太陽系外行星的方法——凌星法。

對于那些公轉軌道面與視線方向很接近的外星行星來說，行星有可能從母恒星的前方通過，情況猶如發(fā)生在太陽系中的水星凌日或金星凌日，天文學上稱為行星凌星。在凌星期間，恒星的亮度會因被前方的行星遮掩而減弱，并且這種亮度減弱現(xiàn)象的出現(xiàn)是周期性的，由此便可探知恒星周圍有行星存在。因凌星現(xiàn)象而使恒星亮度減弱的程度很小，凌星發(fā)生時一顆木星大小的行星會使母恒星的亮度約降低約1%，而對地球大小的行星來說相應的數(shù)字僅為0.01%。

怎么判斷月亮上的坑是不是隕擊坑？

所謂隕擊坑，完整的叫法是隕石撞擊坑，俗稱隕石坑，是指天外隕石高速猛烈撞擊地面形成的。我國最近發(fā)射的嫦娥四號探測器所降落的“艾特肯盆地”就是一個隕擊坑。月球隕擊坑有幾個特征，結合起來考慮才能判斷是不是隕擊坑。

（1）形態(tài)上多呈圓形、橢圓形，一般為圓形構造，比較規(guī)則。（2）大多數(shù)隕擊坑都保存有較好的坑唇，即環(huán)形山坑緣。它是由拋射物沿坑的邊緣堆積而形成的。有一些隕石坑由于形成年代老，坑唇多被侵蝕掉，有時沖擊坑本身也被剝蝕，因而不易被識別，但殘留的強形變和震裂巖石為一圓形區(qū)域這一特點仍被辨認。隕擊坑是從上向下被“壓進去”的，其中的地層和它的周圍相比往往是顛倒的。（3）坑底的巖石在受到巨大隕石轟擊后，由于應力釋放而產(chǎn)生一定程度的回彈，故在一些大的隕石坑底部常出現(xiàn)中央隆起的狀況，甚至有可能觸發(fā)深部巖漿上升并溢出地表充填于坑內(nèi)，這在月球表面較常見。（4）同時，隕石撞擊的后果也造成常有隕石碎片或鐵-鎳珠球等殘留物存在于沖擊產(chǎn)物中，還有撞擊壓力下會形成名為震裂錐（shatter cones）的結構等。

什么叫“超級月亮”？

月亮的軌道有近地點（perigee）和遠地點（apogee），近地點當然就比遠地點近，是月亮繞著地球轉時離地球最近的點，遠地點反之。月亮距離地球平均是38萬公里，而在近地點時比在遠地點距離地球近了大概4.2萬公里，大概是8分之一。同時，“月有陰晴圓缺”，月亮是在地球背向太陽時才能看見，反射的是太陽光，但月亮也只有面向太陽那一邊亮，所以角度不同就看到不同的月亮形狀——月相。因為月亮繞地球一圈是27.32天，當然再考慮到地球也有自轉，所以大約29.53天會有一次滿月，也就是月亮正面地球的一面被照亮。

綜合這兩點——當月亮經(jīng)過近地點附近時又正好是滿月，我們就叫它“超級月亮”。一年平均大概會發(fā)生4到6次超級月亮。

什么是“愛因斯坦環(huán)”？

通過相對論可以推導出質量會改變附近的時空，光在通過大質量天體附近時會被彎曲，這被稱為“引力透鏡”效應。來自遙遠星星的光在通過某個大質量天體附近時被彎曲，但我們看東西是光進入我們眼睛之后、沿著光的方向直線看回去的，也即是說彎曲的光線使我們誤以為星星在另一個位置。這種方法使我們能夠看見被這個大天體擋住的星星。經(jīng)過前景天體的引力透鏡效應，背景天體的光能匯聚成多重像甚至圓環(huán)，就被稱為“愛因斯坦環(huán)”。

引力透鏡效應發(fā)生在所有尺度上——即使是我們自己身體的質量也會使鏡頭的光線稍微靠近我們，雖然效果太小，無法測量。

什么是“類星體”？

類星體（quasar）是1963年被發(fā)現(xiàn)的一類特殊天體。它們因看起來是“類似恒星的天體”而得名，而實際上卻是銀河系外能量巨大的遙遠天體，其中心是猛烈吞噬周圍物質的、在千萬太陽質量以上的超大質量黑洞。類星體構成了大的星系的中心，類星體往往在地球100億光年以外，是目前所發(fā)現(xiàn)最遙遠的天體，也是宇宙中最明亮的天體之一。它們內(nèi)部的黑洞實際上并沒有發(fā)出任何光，但是周圍的氣體和塵埃攪動得如此之快，產(chǎn)生了如此多的摩擦，以可見光、無線電波或x射線等的形式發(fā)射出巨大的能量。

類星體因為可以幫助探測黑洞而著名。大約一年前，科學家們宣布發(fā)現(xiàn)“最遠的黑洞”（代號J1342+0928），它距離我們131億光年，就是在類星體中心活躍的黑洞。