地球轉(zhuǎn)圈圈的故事

徐海 羅秦理 趙聰 公明

太陽系神秘的“吸功大法”

太陽系幾乎所有天體包括小行星都是按照右手定則的規(guī)律自轉(zhuǎn)，而且絕大多數(shù)天體的公轉(zhuǎn)也都符合右手定則，這是為什么呢？

太陽系的前身是一團(tuán)密云，某種力量驅(qū)使這團(tuán)密云彼此相吸，在吸積過程中，密度變得越來越大，進(jìn)一步加速了吸積的過程。逐漸把原始太陽星云中處在混沌狀的質(zhì)點(diǎn)，由無序狀態(tài)變成有序狀態(tài)，向中心吸積慢慢變?yōu)樘?，同時(shí)，這團(tuán)氣體逐漸向扁平狀發(fā)展，發(fā)展的過程中，勢(shì)能變成動(dòng)能，最終整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)起來。剛開始轉(zhuǎn)時(shí)，順序較為混亂，當(dāng)某一個(gè)方向占上風(fēng)之后，最終變成了一個(gè)方向。這個(gè)方向就是現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的右手定則，但并不是每一個(gè)太陽系都符合右手定則。地球自轉(zhuǎn)的能量來源就是由物質(zhì)勢(shì)能最后變成動(dòng)能所致，最終使地球一方面公轉(zhuǎn)，一方面自轉(zhuǎn)。

天狗——“日食”“月食”的背鍋俠

“天狗食日”是中國古人對(duì)日食現(xiàn)象的叫法，其實(shí)這也是地球公轉(zhuǎn)、地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的神奇現(xiàn)象。古代人們對(duì)天文現(xiàn)象的本質(zhì)不理解，把各種天文現(xiàn)象都?xì)w因于神靈、怪獸等。在日食、月食發(fā)生時(shí)，人們認(rèn)為是有一只巨大的黑色的“天狗”偷偷地吃了太陽和月亮，往往還將日食、月食視為不祥之兆，代表上天意志干預(yù)人間，或者預(yù)示有災(zāi)難發(fā)生。只要發(fā)生日食、月食，“天狗”就背鍋了，那“天狗”是從哪里來的呢？

太陽系原行星盤的誕生

最古老的說法來自于《山海經(jīng)》。有這么一段描述：“又西三百里，曰陰山。濁浴之水出焉，而南流于番澤。其中多文貝，有獸焉，曰天狗，其狀如貍而白首，其音如榴榴，可以御兇。”根據(jù)這段描述，基本可以判定“天狗”是犬科動(dòng)物。

還有一種說法是后羿獵犬升仙。后羿為民除害射落九個(gè)太陽之后，王母娘娘用許多靈丹妙藥封賞后羿，后羿并沒有吃這些靈丹妙藥，而嫦娥偷偷吃掉后飛到了月亮上。后羿的獵犬也偷偷吃掉了一些靈丹妙藥，結(jié)果成了一只飛天的黑狗。由于對(duì)后羿十分忠誠，飛天黑狗對(duì)嫦娥的行為十分不滿，時(shí)不時(shí)地把月亮和嫦娥吞進(jìn)腹中。最后這只忠誠的黑狗被天庭降伏，吐出了月亮和嫦娥，之后成為了守衛(wèi)南天門的神仙。后來只要人間有什么災(zāi)禍，天庭就派黑狗去吞食太陽和月亮，以示警戒。

地球的四季變化

最后一種說法是天狗乃目連之母所變。古時(shí)有一位名叫目連的公子，是出了名的大好人、大孝子。但他的母親卻生性殘暴、為富不仁，和兒子截然不同。有一次目連的母親殘害了很多狗，還欲將狗肉送到寺院施齋，想讓僧人們都破戒。后來玉帝得知此事，將目連之母打入十八層地獄，變成惡狗。哪知目連之母怨念極深，從地獄中逃出，企圖報(bào)復(fù)玉帝，于是便吞日、吞月來發(fā)泄情緒。直至現(xiàn)在，很多地方還流傳著日食月食時(shí)敲鑼擊鼓、燃放爆竹來趕跑天狗的習(xí)俗。

日心說“平反”之路

古希臘的費(fèi)羅勞斯、海西塔斯等人早已提出過地球自轉(zhuǎn)的猜想，中國戰(zhàn)國時(shí)代《尸子》一書中就已有“天左舒，地右辟”的論述，而對(duì)這一自然現(xiàn)象的證實(shí)和它被人們所接受，則是在1543年哥白尼日心說提出之后。

日全食階段

1515年，哥白尼開始寫作《天體運(yùn)行論》一書。在《天體運(yùn)行論》完成后，哥白尼卻對(duì)它的出版猶豫不決了。他擔(dān)心這部書出版后會(huì)遭到地心說信徒們的攻擊，受到教廷的壓制。在朋友和學(xué)生的支持鼓勵(lì)下，經(jīng)過長(zhǎng)期反復(fù)的考慮，哥白尼終于決定出版這部著作。1542年6月，《天體運(yùn)行論》和排印工作開始進(jìn)行。1543年5月24日，彌留之際的哥白尼見到剛剛出版的《天體運(yùn)行論》便與世長(zhǎng)辭。哥白尼深知發(fā)表日心說的后果，這樣寫到：“我清楚地知道，一旦他們弄清楚我在論證天體運(yùn)行時(shí)認(rèn)為地球是運(yùn)動(dòng)的，就會(huì)竭力主張我必須為此受到宗教裁判……”。

《天體運(yùn)行論》出版后很少引起人們的注意，許多天文工作者也只是把這本書當(dāng)作編算行星星表的一種方法?！短祗w運(yùn)行論》在出版后七十年間，曾經(jīng)遭到馬丁·路德的斥責(zé)，但未引起羅馬教廷的注意。

日食（上）和月食（下）示意圖

1583年，意大利哲學(xué)家和思想家布魯諾來到英國，批判經(jīng)院哲學(xué)和神學(xué)，反對(duì)亞里士多德與托勒密的地心說，宣傳哥白尼的日心說。1585年去德國，宣傳進(jìn)步的宇宙觀，反對(duì)宗教哲學(xué)，進(jìn)一步引起了羅馬宗教裁判所的恐懼和仇恨。1592年，布魯諾在威尼斯被捕入獄，在被囚禁的8年中，布魯諾始終堅(jiān)持自己的學(xué)說，最后被宗教裁判所判為“異端”燒死在羅馬鮮花廣場(chǎng)。布魯諾的主要著作有《論無限宇宙和世界》。書中捍衛(wèi)哥白尼的日心說，并明確指出：“宇宙是無限大的”，“宇宙不僅是無限的，而且是物質(zhì)的”。他還著有《諾亞方舟》，抨擊死抱《圣經(jīng)》的學(xué)者。

1609年，伽俐略通過自制的望遠(yuǎn)鏡觀察發(fā)現(xiàn)，月亮不是一個(gè)光滑的球體，它的表面矗立著無數(shù)座火山和高山。于是他得出結(jié)論說從總體來看，天體不是平滑完美的，而是和地球同樣，具有凸凹不平的表面。通過觀察，他看到從整體來講銀河并不是一片銀色的云體，而是由眾多的個(gè)體星星組成的，這些星星距離我們?nèi)绱诉b遠(yuǎn)以致用肉眼看上去就成了模糊的一片。通過對(duì)行星的觀察，他發(fā)現(xiàn)有些環(huán)帶包圍著土星，有四個(gè)衛(wèi)星繞著木星運(yùn)行。這顯然說明了地球以外的行星周圍也可能會(huì)有運(yùn)行的天體。

出生于波蘭的天文學(xué)家尼古拉·哥白尼紀(jì)念畫像

1633年，伽利略因?yàn)槌霭媪恕蛾P(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話》并在書中以極為含蓄的方式宣傳了違反教義的哥白尼日心說，身患重病的科學(xué)家伽利略被押往羅馬接受教廷嚴(yán)苛的審查。

布魯諾和伽利略公開宣傳日心說，危及了教會(huì)的統(tǒng)治，羅馬教廷將《天體運(yùn)行論》列為禁書。但真理是封鎖不住的，哥白尼的學(xué)說后來得到了許多科學(xué)家的繼承和發(fā)展。1979年11月10日，羅馬教皇在公開集會(huì)上，正式承認(rèn)伽利略在350多年前受到的教廷審判是不公正的。1882年，羅馬教皇不得不承認(rèn)哥白尼的學(xué)說是正確的。1992年10月31日，正式為伽利略平反，這一光輝學(xué)說經(jīng)過三個(gè)世紀(jì)的艱苦斗爭(zhēng)，終于獲得完全勝利并為社會(huì)所承認(rèn)。

意大利佛羅倫薩的伽利略古畫像

1633年伽利略在羅馬接受審判

“公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)就像我圍繞你轉(zhuǎn)，永遠(yuǎn)不會(huì)停?！钡厍虻淖赞D(zhuǎn)產(chǎn)生了天體的東升西落和地球的晝夜更替，地球的公轉(zhuǎn)產(chǎn)生了晝夜長(zhǎng)短和季節(jié)變化。我們謳歌地球，同時(shí)也希望地球永遠(yuǎn)能繞著太陽打轉(zhuǎn)，讓我們的世界和生活更加有規(guī)可循、順應(yīng)發(fā)展。

知識(shí)鏈接

地球的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生哪些神奇的現(xiàn)象？

地球公轉(zhuǎn)是指地球按一定軌道圍繞太陽轉(zhuǎn)動(dòng)（The Earth Revolution Around Sun）。地球公轉(zhuǎn)一周的周期稱為一太陽年，為365天4小時(shí)58分56秒，凡衛(wèi)星、行星、恒星、星系繞著自己的軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，謂之自轉(zhuǎn)。地球自轉(zhuǎn)指地球表面的點(diǎn)都圍繞著一根通過地心的軸（自轉(zhuǎn)軸，也叫地軸）做圓周運(yùn)動(dòng)。地球自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間是23小時(shí)56分4秒;月亮自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間跟它繞地球公轉(zhuǎn)一周的時(shí)間相同，都是27天7小時(shí)43分11.5秒。

地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的現(xiàn)象有晝夜更替現(xiàn)象;南北半球的地轉(zhuǎn)偏向力引起各種運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象;東西部地區(qū)存在時(shí)間差現(xiàn)象，生物作息規(guī)律現(xiàn)象。

地球公轉(zhuǎn)產(chǎn)生的現(xiàn)象如下，一是根據(jù)太陽高度的差異，劃分出五帶，即北寒帶、北溫帶、熱帶、南溫帶、南寒帶;二是根據(jù)獲得熱量多少的時(shí)間差異，劃分出四季，即春季、夏季、秋季、冬季;三是晝夜長(zhǎng)短的變化現(xiàn)象;四是天象位置的變化以及生物生長(zhǎng)規(guī)律現(xiàn)象。