中篇　透视太空的神奇景象

第一章　美丽的太空景象

1．布莫让星云

距地球5000光年的布莫让星云，是在1979年由瑞典和美国天文学家利用架设在智利的巨大望远镜发现的，它在1980年取名为“布莫让”，是因为它看上去像加长的变成弯形的“飞去来器”（布莫让是英文飞去来器的音译）。

自宇宙大爆炸以后的100多亿年时间里，太空已经成为高寒环境。太空的平均温度为零下270.3℃，布莫让星云的温度为零下272摄氏度，是目前所知自然界中最寒冷的地方，成为“宇宙冰盒子”。事实上，布莫让星云的温度仅比绝对零度高1度多（零下273.15摄氏度）。绝对零度是自然界中温度的下限，根据经典物理学，一旦达到这一临界状态，原子将停止运动。热力学第三定律指出，绝对零度是不可能达到的。而且，越接近绝对零度，降温的难度也越大。

那么，布莫让为何如此寒冷？我们知道，当一个密封罐子中的液体被迫喷出时，罐子中的温度就会急遽降低。布莫让星云是一气体和尘埃组成的云团，云团是从一颗正在死亡的恒星中以大于150千米/秒的速度喷溅出来的，这正是导致布布莫让星云急剧变冷的原因。专家推测，该星云变冷的原因和家用冰箱工作原理相似，即由于气体快速膨胀的结果。布莫让星云急速膨胀需要能量，而周围没有任何热源，只能消耗内能，所以内部温度不断下降，最终达到接近绝对零度的状态。

布莫让星云的超低温度是在自然条件下形成的。然而，它并不是宇宙中最寒冷的地方。美国桑地亚国家实验室通过实验，设法使温度达到了－272.59℃。在这个温度下，科学家使分子停止运动并将其准确相互碰撞的。根据物理学原理我们知道，如果想要分子停止运动，需要非常低的温度。物理学家们在实验中设法使温度达到了零下272.59摄氏度，这是目前所知宇宙中的最低温度。

2．暗星云

恒星之间具有广阔的空间。恒星际空间不是一无所有的真空，而是充满了形形色色的物质。这些物质包括星际气体、尘埃、粒子流、宇宙线和星际磁场等，统称为恒星际物质。这些星际物质的分布是不均匀的。有的地方气体和尘埃比较密集，形成各种各样的云雾状天体。这些云雾状的天体就叫星云。“星云”这个名词仅有200多年的历史。起初把观测到的弥散的云雾状天体统称星云。后来天文望远镜分辨率的提高，把这些星云又分成星团、星系和星云三种类型。银河系中的气体尘埃密集的云雾天体，称为星云；银河系以外，类似银河系的天体系统，叫星系。银河系中的星云物质，就形态来说，可以分为弥漫星云、行星状星云和超新星剩余物质云；就发光性质来说，可分为发射星云、反射星云和暗星云。

暗星云是银河系中不发光的弥漫物质所形成的云雾状天体。和亮星云一样，他们的大小和形状是多种多样的。小的只有太阳质量的百分之几到千分之几，是出现在一些亮星云背景上的球状体；大的有几十到几百个太阳的质量，有的甚至更大。它们内部的物质密度也相差悬殊。

赫歇尔父子于1784年首次注意到亮的银河中有一些黑斑和暗条。开始他们以为这是银河中某些没有恒星的洞或者缝。后来的照相研究表明，这种现象是由于一些位于恒星前面的不发光的弥漫物质造成的。

这种暗区在银河系中很多，最明显的是天鹅座的暗区，银河被分割成为向南延伸的两个分支。再如猎户座著名的马头星云和蛇夫座S状暗星云，也是不透明的暗星云。在星云较薄弱的部分仍可看到一些光度被减弱了的恒星，看起来这些区域的恒星密度显得很稀疏。暗星云和亮星云并没有本质上的不同，只是暗星云所含的尘埃比较大，有很多亮星云实际上是一个更大的暗星云的一部分。球状体是一种小型且密度较大的球状暗星云，也叫做巴纳德天体，只能用大型望远镜才能观测到。有人认为球状体是一些正处在引力收缩阶段的原恒星。

3．巫婆扫帚星云

大约一万年前，也就是在人类开始有历史纪录之前的某一天，夜空中突然出现一道亮光，并在数星期之后逐渐暗去。如今，我们知道这一道亮光是一颗恒星爆炸的结果，而且爆炸之后还残留下五颜六色的扩散云气。当这些到处乱闯的气体撞击并激发周围的气体时，就会出现这些颜色。右面的照片就是这个被称为面纱星云的西端，它正式的名字是NGC6960，但是人们常叫它“巫婆扫帚星云”。这个超新星爆炸的遗骸是位于天鹅座方向，1400光年的远处。巫婆扫帚星云横跨1.5度的天区，大约是月亮视角的三倍。照片中央那一颗称为天鹅座52的蓝色亮星，在无光害的地方就可以用肉眼观测到它，但是它与那次古老的超新星爆炸无关。

4．蟹状星云

因为这个星云的形状有点像螃蟹被取名为蟹状星云。这个星云是在1731年被英国的一位天文爱好者比维斯发现的。

根据中国历史记载，在现在蟹状星云的那个位置上，曾经有过超新星爆发，那就是1054年7月出现的、特亮的金牛座“天关客星”。它爆发过程中抛射出来的气体云，就应该是现在看到的蟹状星云。1921年，美国科学家把两批相隔12年的蟹状星云照片进行了仔细和反复的比较之后，确认星云的椭圆形外壳仍在高速膨胀，速度达到每秒1300千米。1942年，荷兰天文学家奥尔特以其令人信服的论证，确认蟹状星云就是1054年超新星爆发后形成的。

蟹状星云还是强红外源、紫外源、X射线源和γ射线源。它的总辐射光度的量级比太阳强几万倍。1968年发现该星云中的射电脉冲星，它的脉冲周期是0.0331秒，为已知脉冲星中周期最短的一个。目前已公认，脉冲星是快速自旋的中子星，有极强的磁性，是超新星爆发时形成的坍缩致密星。蟹状星云脉冲星的质量约为一个太阳质量，其发光气体的质量也约达一个太阳质量，可见该星云爆发前是质量比太阳大若干倍的大天体。星云距离约6300光年，星云大小约12光年×7光年。

公元1054年7月4日（宋仁宗至和元年五月二十六日）《宋史·天文志》记载：“客星出天关东南可数寸，岁余稍末”；《宋会要》中记载：“嘉佑元年三月，司天监言：‘客星没，客去之兆也’。初，至和元年五月，晨出东方，守天关，昼见如太白，芒角四出，色赤白，凡见二十三日”。这是关于一颗超新星的记载，它的残骸，就是我们现在看到的蟹状星云。

1888年出版《星云星团新总表》列为NGC1952，《梅西耶星团星云表》中列第一，代号M1。蟹状星云的名称是英国天文爱好者罗斯命名的。M1是最著名的超新星残骸。这颗位于金牛座的超新星爆发当时估计其绝对星等达到了-6等，相当于满月的亮度，它的实际光度比太阳高5亿倍，在白天也能看到，给当时的人们留下了极深刻的印象。不仅如此，它的遗迹星云至今的辐射也比太阳大，射电观测发现它的辐射强度和波长之间的关系不能用黑体辐射定律解释，要发射这样强的无线辐射，它的温度要在50万度以上，对一个扩散的星云来说，这是不可能的，前苏联天文学家什克洛夫斯基1953年提出，蟹状星云的辐射不是由于温度升高产生的，而是由“同步加速辐射”的机制造成的。这个解释已得到证实。蟹状星云中央脉冲星的发现，获得了1974年的“诺贝尔物理奖”，它是1982年前发现的周期最短的脉冲星，只有0.033秒，并且直到现在，能够在所有电磁波段上观察到脉冲现象的只有它和另一颗很难观测的脉冲星。这颗高速自旋的脉冲星证明了30年代对中子星的预言，肯定了一种恒星演化理论：超新星爆发时，气体外壳被抛射出去，形成超新星遗迹，就象蟹状星云，而恒星核心却迅速坍缩，由恒星质量决定它的归宿是颗白矮星或是中子星或是黑洞。中子星内部没有热核反应，但它的能量却又大的惊人，比太阳大几十万倍，这样大的能量消耗，靠的是自转速度的变慢，即动能的减少来补偿，才能符合能量守恒定律。第一个被观测到的自转周期变长的中子星，恰好是M1中的中子星。总之，人类对蟹状星云的研究占了当代天文学研究的很大比重，也的确得到了相当比重的研究成果。

5．大麦哲伦云

我们的银河系有两个相伴的星系，像地球的引力牵着月亮转一样，银河系也牵着这两个星系围绕自己转。这两个星系就是大、小麦哲伦云。大麦哲伦云距离我们16万光年，小麦哲伦云离我们19万光年。它们都是距离我们最近的主要河外星系。它们转一圈要10亿多年，现在差不多是它们离我们最近的时候。可惜它们的灿烂景观出现在南半球的夜空里，我们北半球的人想看不容易。

这是猎户座的一片区域，在猎户座星云南边2度左右。图像中可以看到一些强烈喷射气体的现象，说明这里正在形成一些新的恒星。中间下面偏左是星云NGC1999和年轻的恒星。图像中已经认证了超过50颗新形成的恒星，还有6处喷气流正在喷发。这些气流以每秒几百公里的速度在运动着。

6．马头星云

马头星云位于猎户座ζ星的左下处，它是一个大型暗分子云的一部份。这个有着不寻常形状的天体只有用非常大的专业望远镜才能看到，是在18世纪末从一张照片底板上发现的。它位于明亮恒星猎户座ζ的南方，在左侧猎户座中三亮星组成的“直线带”指引下轻而易举的就可以用肉眼看见，与著名的尘埃云——“鹰状星云”属于同一类型，这两个“塔状的”的星云都是“孕育”着年轻恒星的“茧”。“马头星云”是业余望远镜能力范围内很难观测的天体，所以业余爱好者经常将“马头星云”作为检验他们观测技巧的测试目标。它的一部分是发射星云，为一颗光谱型B7的恒星所激发；另一部分是反射星云，为一颗光谱型B7的恒星所照亮。角直径30'，距地球350秒差距。

星云红色的辉光，主要是星云后方被恒星所照射的氢气。暗色的马头高约1光年，主要来自浓密的尘埃遮掩了它后方的光，不过马颈底部左方的阴影，是马颈所造成的阴影。贯穿星云的强大磁场，正迫使大量的气体飞离星云。马头星云底部里的亮点，是正在新生阶段的年轻恒星。光约需要经过1500年，才会从马头星云传到我们这里。

“马头星云”也称为巴纳德天体33，是一寒冷的暗尘埃云，在明亮的红色发射星云星云IC434的映照下显出黑色的轮廓影像，仅仅是因为星云形状略微像一个“马头”，它与众不同的外形到19世纪后期才第一次被照相板所发现记录下来。在左上方边缘明亮区域的尘埃云中依然有一颗正在孕育的年轻恒星。但这颗炙热恒星所散发的辐射正不断的“侵蚀”着“孕育”的场所。星云顶部也同时被照片区域外的一颗巨型恒星的辐射所重新“塑造”。

7．环状星云

环状星云又称为M57或NGC6720。位在天琴座内，形状像环的行星状星云。

除了环状的土星外，环状星云（m57）可能是天空中最著名的环状天体了。这个外观单纯且优雅的行星状星云，可能是我们从地球看出去的视线恰好穿过筒状云气的投影结果，而这团云气是由一颗垂死的中心星所抛出来的。哈伯传家宝计划的天文学家，使用太空望远镜所拍摄的数张影像制作出这张精彩的高解析照片，影像所选用的色泽是用来标示这团恒星寿衣的温度分布。蓝色代表靠近高温中心星区域的炽热气体，慢慢地转变为较外面也是较低温的绿色和黄色区域，以及最边缘也是最低温的红色气体。除此之外，在星云的边缘附近，还可以看到许多黝黑的条状结构。环状星云位在北天的天琴座（lyra）内，大小约为一光年，距离我们约有2000光年远。

8．三叶星云

1747年法国天文学家勒让蒂尔首先发现了三叶星云，三叶星云比较明亮也比较大，为反射和发射混合型星云，视星等为8.5等，视大小为29′×27′。这个星云上有三条非常明显的黑道，它的形状就好像是三片发亮的树叶紧密而和谐地凑在一起，因此被称作三叶星云。由于星云上面那格外醒目的三条黑纹，也有天文学家将它叫做三裂星云。

关于人马座：三叶星云位于人马座。要想找到三叶星云，我们要先熟悉一下人马座。人马座是一个十分壮观的星座，坐落在银河最宽最亮的区域，那里就是银河系的中心方向。每年夏天是最适于观测人马座的季节。6月底7月初时，太阳刚刚落山，人马座便从东方升起，整夜都可以看见它。人马座是黄道12星座之一，它的东边是摩羯座、西边是天蝎座。有人将人马座叫做射手座，那是不规范的叫法。人马座的主人公是希腊神话中上身是人、下身是马的马人凯洛恩。凯洛恩既擅长拉弓射箭又是全希腊最有学问的人，许多大英雄都拜他为师。

由于人马座的位置比较偏南，所以地球上北纬78°以北的地区根本看不到这个星座，北纬45°以南的地区才能够看到完整的人马座。我国绝大部分地区都能看到完整的人马座。那么，我们怎样才能顺利地找到人马座呢？人马座中有6颗亮星组成了一个与北斗七星非常相像的南斗六星。虽然南斗六星的亮度和大小都比北斗七星逊色，但也很惹人注意。找到了南斗六星也就是找到人马座了。

人马座的范围比较大，所包含的亮星比较多，2等星2颗，3等星8颗。人马座也是著名深空天体云集的地方，除了三叶星云之外，另外还有14个梅西叶天体，如著名的礁湖星云M8、马蹄星云M17等等，三叶星云在梅西叶星表中排行20，简称M20。那么，三叶星云在哪儿呢？它就在南斗六星斗柄尖上那颗较亮的人马座μ星的西南方大约4°远处。三叶星云距离我们5600光年之遥。

关于三叶星云：使用大型天文望远镜拍摄的三叶星云彩色照片，令每一个看过它的人，无不为它的美丽而惊叹不已。桃红色的三片叶子组成了一朵盛开的鲜花，旁边是一朵亮蓝色的小花，太漂亮了。当然，如果我们使用小型望远镜观察三叶星云的话，那就没有如此美艳夺目了。

在比较良好的天空条件下（如距离大城市几十千米的农村，肉眼极限星等6.0~7.0等），用7倍的双筒望远镜就能看到三叶星云。用口径6厘米、放大倍率20倍~40倍的望远镜勉强能够看到星云中的3个暗条。用口径15厘米以上的望远镜很容易看到星云中的暗条。使用口径20厘米的望远镜，放大倍率120倍左右，配上视场较宽的目镜来观测三叶星云，星云能充满整个视场。放大倍率为190倍左右时，能够观测星云暗条的细节。

在三叶星云的中心有一个包含有炽热年轻恒星的疏散星团。这些恒星发出强烈的辐射轰击周围星云中的氢原子，使它们失去了电子，当电子与质子再次组合时，它便发射出奇特的光——其中之一就是在星云中所能见到的红色。

9．爱斯基摩星云

爱斯基摩星云又名为NGC2392，它是天文学家威廉。赫歇尔在1787年发现的，它距离地球约五千光年，在双子星座内，由于从地面看去，它像是一颗载着爱斯基摩毛皮兜帽的人头，所以得到了这种昵称。在2000年时，美国太空总署的哈勃太空望远镜为它拍摄了一张照片，发现这个星云具有非常复杂的云气结构，直至现在，这些结构的成因仍然不完全清楚。不论如何，爱斯基摩星云是个如假包换的行星状星云，而影像中的云气是由一颗很像太阳的恒星在一万年前抛出来的外层气壳。影像中清楚可见的星云内层丝状结构，是强烈恒星风所抛出的中心星物质，而外层碟状区，有许多长度有一光年长的奇特橘色指状物。

10．猫眼星云

猫眼星云为一行星状星云，位于天龙座。这个星云特别的地方，在于其结构几乎是所有有记录的星云当中最为复杂的一个。从哈勃太空望远镜拍得的图像显示，猫眼星云拥有绳结、喷柱、弧形等各种形状的结构。

这个星云于1786年2月15日由威廉·赫歇尔首先发现。至1864年，英国业余天文学家威廉·赫金斯为猫眼星云作了光谱分析，也是首次将光谱分析技术用于星云上。

现代的研究揭开不少有关猫眼星云的谜团，有人认为星云结构之所以复杂，是来自其连星系统中主星的喷发物质，但至今尚未有证据指其中心恒星拥有伴星。另外，两个有关星云化学物质量度的结果出现重大差异，其原因目前仍不明。

物质构成：与不少天体一样，猫眼星云的物质主要为氢和氦，并拥有少量重元素。这些元素可以光谱分析去量度其存在比例，由于氢是最丰富的元素，因此其他重元素的比例均会以相对于氢的数值去表示。

由于望远镜使用的摄谱仪不会收集来自观测目标的所有光线，也不会使用细小光圈去聚集物体光线，因此多个有关星云化学元素比例的研究结果均会有出入，每个不同的结果可代表星云的某一部分。

在多个计算结果当中，人们普遍相信它的氦元素比例约为氢的0.12倍，碳和氮的比例均为氢的3×10?4倍，氧的比例约为氢的7×10?4倍。受到核合成的影响，重元素得以在恒星爆发成行星状星云以前，于恒星外层大气聚集，使之与不少行星状星云一样，碳、氮和氧元素均为除氢以外，所占比重较多的元素，比太阳的相同重元素要多。

在对猫眼星云进行更深入观测所得结果当中，或已显示星云的一小部分物质拥有丰富的重元素，这点会在以下段落详述。

星云运动及形态：猫眼星云拥有极为复杂的结构，人们至今仍未完全明白其形态的形成机制。星云的光亮部分主要是中央恒星释出的恒星风及星云形成时射出的物质相碰撞而成的，两者间的撞击产生上述的X射线，恒星风也使星云内层泡沫状物质的一部分给挖走，这个情况在内层两端均有发生。

人们也怀疑星云的中央恒星为一连星系统，一颗恒星吸取另一颗恒星物质的过程形成一吸积盘，并在物质受方恒星两极射出喷流，这些喷流又与先前射出的物质碰撞。由于天体进动（岁差）的关系，恒星的两极喷流方向会随时间而改变。

人们在内星云光亮部分的外部，找到不少同中心的环状物体，他们认为可能在恒星演变在行星状星云前，在赫罗图中的渐进巨星分支阶段便已出现。这些环状物体的半径具规则性，每两个环之间的半径差均相若，因此人们指出这些环的形成机制为于特定时间，并以差不多相同的发射速度进行。再者，一大型暗晕膨胀至恒星远处，于星云形成前便已出现。

现时谜题：人们纵使已作出深入研究，但至今仍有不少谜题有待解决。星云外层多个相同中心的环状物体的时间差距可能为数百年，现时仍难以解释。导致星云形成的热脉可能每隔数万年会发生一次，而较小的表面脉冲则每隔数年至数十年一次，星云会定时释出同中心环状物体的机制至今尚未有定论。

星云的光谱呈连续重叠的发射线状，这些发射线可能来自星云中离子之间发生的碰撞激发，或是离子再度与电子结合而形成的，当中因碰撞激发产生的发射线比电子融合的更强，因此成为多年来人们量度两者比例的方法。但近期研究结果指，在星云的光谱图中，离子与电子结合的发射线数量约为碰撞激发发射线的三倍，其原因至今尚在争论中，有说法指是因为存在一些含丰富重元素的物质，或是星云温度的波动。

11．奥尔特星云

奥尔特星云是一个假设包围著太阳系的球体云团，布满著不少不活跃的彗星，距离太阳约50000至100000个天文单位，差不多等于一光年，即太阳与比邻星距离的四分一。

虽然人们未曾对奥尔特星云作直接的观测，但从观测得彗星的椭圆轨道，认为不少彗星皆是从奥尔特星云进入内太阳系的，一些短周期的彗星可能来自柯依柏带。

1932年，爱沙尼亚的天文学家Ernst&Ouml；pik提出彗星是来自太阳系的外层边缘的云团。但1950年，荷兰天文学家奥尔特便指出&Ouml；pik推论有矛盾的地方，一个彗星不停来回太阳系内部与外部，终会被多种因素所摧毁，其生命周期决不会如太阳系的年龄长。该云团所受的太阳辐射较弱，非常稳定，存在数百万颗以上的彗星核，可以不停产生新彗星，去取代被摧毁的。

奥尔特云是50亿前形成太阳系的星云的残余物质，包围著太阳系。人们认为太阳外其他恒星也会有自己的奥尔特星云存在，又如果两颗距离近的恒星，其奥尔特云会出现重叠，导玫彗星走进另一恒星的太阳系内部。

直至今日，只有小行星90377被认为可能是奥尔特星云的天体，其轨道介乎76至850个天文单位之间，比预计的轨道接近太阳，有可能来自奥尔特星云内层。如果其推测正确，那麽奥尔特星云的距离一定比估计的接近太阳，密度也会较高。也有说法指太阳形成时，原是星团的一员。

12．彩虹星云

这些由星际尘埃及气体组成的云气，如同纤柔娇贵的宇宙花瓣，远远地盛开在1300光年远的仙王座恒星丰产区。有时它被称为彩虹星云，有时人们又叫她艾丽斯星云，而被编入目录的则是NGC7023，它可不是天空中唯一会让人联想到花的星云，虽然如此，这张美丽的，发出梦幻般的迷人景象的数字影像，炫耀出色彩与对称上令人印象深刻的细节。

星云物质围绕在一颗大质量、炽热，显然尚处于形成阶段的年轻星球，泄漏机密的红色辉光，在恒星明亮的中心区两侧告诉我们，那里有大量的氢原子被来自于恒星看不见但强烈的紫外光照耀激发。然而，星云的主要颜色仍是蓝色，这是尘埃颗粒反射星光的特征。影像中也能看到由尘埃与冷却的分子气体组成的黑暗遮蔽云气，并引领我们的视觉感官去看出其它旋绕而具想象空间的形状。红外线观测显示这个星云可能包含了复杂的碳分子。这里所示的彩虹星云大约有6光年大小。

13．玫瑰星云

美丽的玫瑰星云NGC2237，是一个距离我们三千光年的大型发射星云。星云中心有一个编号为NGC2244的疏散星团，而星团恒星所发出的恒星风，已经在星云的中心吹出一个大洞。这些恒星大约是在四百万年前从它周围的云气中形成的，而空洞的边缘有一层由尘埃和热云气的隔离层。这团热星所发出的紫外光辐射，游离了四周的云气，使它们发出辉光。星云内丰富的氢气，在年轻亮星的激发下，让NGC2237在大部份照片里呈现红色的色泽。这张影像最特殊的特征，是它的色彩和常见的玫瑰星云照片不同。透过氢所发出的红光，氧所发出的绿光，以及硫所发出的蓝光等波段的滤镜，天文学家对玫瑰星云拍照，然后再加以组合，合成上面这张美丽的影像。影像中，我们也可以清楚看见，散布在云气中的暗黑丝状尘埃带。最近天文学家在玫瑰星云内，发现了一些快速移动的分子团，不过它们的起源仍是未知。玫瑰星云位在南天的麒麟座，它的大小约有100光年，距离我们约5000光年，用小型的望远镜就能看到它。

当然，不是所有的玫瑰都是红色的，但它们还是非常漂亮。然而在天象图中，美丽的玫瑰星云和其它恒星形成区域总是以红色为主－部分因为在星云中占据支配的发射物是氢原子产生的。氢原子强烈的可见光线－H-alpha，是光谱中的一个红色光波段，但漂亮的发射星云不仅仅需要红光。星云中其它原子也被高能量的星光激发，也形成了窄波发射光线。在这张绚丽的玫瑰星云中心区域图像中，窄波图像是合成，硫原子发出的红光，氢原子放射出蓝光，氧原子放射出绿光。事实上，利用这些窄波原子放射光线表示颜色的方法，也被用在许多哈勃拍摄的恒星孕育场图像中。这张图像在麒麟座中横跨大约50光年，位于估计距离3，000光年远的玫瑰星云中。

第二章　令人好奇的景象

1．神奇之大气潮汐

由月球的引力作用，以及太阳的引力和热力作用所引起的大气压的周期性涨落现象。地球上最接近太阳或月球的一边，比远离这些星球的另一边所受到的引力要大，因此，每当地球绕地轴转动一周时，地球上任一指定地点，都交替地外於较强和较弱的引力作用之下。与此同时，地球上的物体，还因地球相对太阳或月球运动而受到一个均匀的惯性离心力的作用，它和引力的合力，称为引潮力，也叫起潮力（见海洋潮汐）。地球上面向或背向太阳或月球的位置，引潮力最强，因而出现涨潮或高潮；在这两个位置最中间的地带，引潮力最弱，出现落潮或低潮。所以地球每自转一周，任一指定地点无论大气或海洋，都因为受到这种引潮力的作用而出现两次涨潮和两次落潮，它们的周期都为地球自转周期的一半。

分析地面上大气潮汐的气压观测资料发现，气压变化可以分解成周期为8、12和24小时等调和分量，其中半日周期的调和分量最为显著。由太阳引起的大气潮汐称太阳潮，其气压变化的半日周期分量最有规律性，而且得到很仔细的研究。太阳潮的振幅在赤道附近最大（约1.2百帕），逐渐向两极减小；极区的振幅最小，且比较均匀（约0.1百帕）；在中纬度地带，其经向梯度最大。令人惊异的事实是﹕在高纬地区，不同经度的气压极值出现在同一世界时；而在中纬度和低纬度地区，这些极值出现在同一地方时。由月球引起的大气潮汐称太阴潮，其气压变化的半日周期分量的振幅比太阳潮同一分量的振幅至少小一个数量级。太阴潮在赤道约为0.08百帕，在纬度30处约为0.02百帕。要分析这样小的振幅，必须应用更精细的统计方法。

1687年I．牛顿在他的《自然哲学的数学原理》一书中首先解释了海洋潮汐现象，同时指出：引潮力同样会影响大气，就像它影响海洋一样。因此，大气潮汐的概念可以说是牛顿第一个提出来的。由於月球离地球近，太阳离地球远，月球引潮力和太阳引潮力的比为11：5，因此对海洋而言，太阴潮比太阳潮显著。当时令人费解的是，为什麼在大气里觉察不到太阴潮。1799~1830年，P.-S．拉普拉斯对潮汐现象进行了大量研究。他首先建立了海洋和大气潮汐的动力理论，并且认为大气中的气压半日振汤，不是由於潮汐力，而是由於太阳的热力作用所引起的。但他未能说明为什麼会出现这种半日振汤比全日振汤强许多倍的现象。1882年，开尔文从气压变化的谐谱分析出发，提出了共振理论。他认为在大气的自由振汤中，可能有一个比较接近於12小时的振汤周期。由於共振，温度的半日振汤被放大，使它的气压反应比周期为24小时的更为强烈。因此，虽然周期为半日的引潮力很小，但由於热力作用所激发的半日周期气压分波，却远较全日分波为大。随後，J.W.S．瑞利研究了大气的自由振汤周期，发现大气有周期为23.8小时和13.7小时的两种振汤，因而无法证明开尔文的共振理论。後来，H．兰姆、S．查普曼和G.I．泰勒对大气振汤问题作了详细的讨论，求得相应的自由振汤周期是10.5小时。1937年，C.L．皮克利斯采用五层大气模式，证明了大气中有周期为10.5小时和12小时的自由振汤。现代的潮汐理论，不是从开尔文的单纯温度共振出发，而是建立在同时考虑大气动力和热力因子的较复杂的流体力学方程组基础上的理论，它包括了太阳热力的重要影响，故称为现代动力理论。它可以解释太阳和太阴半日周期的气压振汤，以及太阳半日周期分量大於其全日周期分量的事实。

许多研究结果指出，大气潮汐不仅在气压场上有反映，而且在大气风场、地球磁场等方面也有反映。在对流层、平流层、中层和电离层中都有大气潮汐现象，而且在高层和高纬度地区分别比低层和低纬度地区更加明显。

2．奇观：水星凌日

在人类历史上，第一次预告水星凌日是"行星运动三大定律"的发现者，德国天文学家开普勒（1571至1630年）。他在1629年预言：1631年11月7日将发生稀奇天象--水星凌日。当日，法国天文学家加桑迪在巴黎亲眼目睹到有个小黑点（水星）在日面上由东向西徐徐移动。从1631年至2003年，共出现50次水星凌日，其中，发生在11月的有35次，发生在5月的仅有15次。每100年，平均发生水星凌日13.4次。

原理：水星凌日发生的原理与日食相似。由于水星和地球的绕日运行轨道不在同一个平面上，而是有一个7度的倾角。因此，只有水星和地球两者的轨道处于同一个平面上，而日水地三者又恰好排成一条直线时，才会发生水星凌日。地球每年5月8日前后经过水星轨道的降交点，每年11月10日前后又经过水星轨道的升交点。所以，水星凌日只能发生在这两个日期的前后。

观察方法：观察水星凌日必须借助望远镜。它与观察太阳黑子的方法相似。通常有两种方法：一是投影法。通过望远镜，把太阳投影到一张白纸上进行观察。二是目视法。在望远镜的物镜（前方）装上滤光镜，再进行观察。天文爱好者可以用烧电焊用的黑玻璃，也可以用X光底片或电脑软盘的磁片，几张重叠起来制成眼镜，戴上它用双筒望远镜观察水星凌日。如何选购双筒望远镜？一是口径（物镜）越大越好，物镜（前镜）直径70毫米的较理想；二是选购多层镀膜的物镜，通常镀绿膜、蓝膜的较好，镀红膜的最差。需要着重指出的是，观察水星凌日，千万不能用肉眼直接看太阳，要注意保护眼睛。

水星凌日的特点：水星是地球的内行星，直径为4878千米。2003年水星凌日有三大特点：一是水星距离地球只有8415万千米，比发生在11月的水星凌日近1737万千米。二是水星视直径为12角秒，比发生在11月的水星凌日大五分之一。三是视直径，水星与太阳相比，为1比158；而11月的水星凌日，为1比193。因此，无论是观察还是拍摄水星凌日，2003年都是不可多得的良机。

水星凌日发生在5月（降交点）比发生在11月（升交点）少得多。一生中能在5月看到两次水星凌日的人，凤毛麟角。广东虽然有几千万人，但至今还没有发现有人在5月看过两次水星凌日。未来五次5月的水星凌日将发生在2016年5月9日，2049年5月7日，2062年5月11日，2095年5月9日，2108年5月12日。中国如要下次在5月看到水星凌日的全过程，就要等到2108年5月12日。因为其余四次水星凌日都发生在夜间，中国不能看到或不能看到全过程。因此，今年5月7日的水星凌日，不可错过。错过就要等105年。

2003年5月7日的水星凌日。凌始在13时13分，水星刚好接触日面；凌甚在15时51分，水星与日面中心相距最近，凌终在18时30分，水星恰好脱离日面。全程历时5小时17分钟。这天，广州日落为18时57分。所以，广州可观测到水星凌日的全过程。下次水星凌日将出现在2006年11月9日。

2006年11月8日左右水星将会穿越内合，内合是指水星位于太阳和地球之间的一个点。通常情况下，我们在内合期间看不到这颗距离阳最近的行星。但这一次，水星穿越将会产生令人惊叹的天文现象：当水星的轮廓缓缓移过太阳盘面时，我们用小型望远镜便能看到此次天文奇观。天文学家将这种天文事件称为是“凌日”。业余天文爱好者在观看这一天文奇观时，切记使用适当的滤光镜，避免眼睛被日光灼伤。

凌日是相当罕见的天文奇观。我们从地球上只能看到金星和水星凌日。这是水星在21世纪第二次上演凌日奇观。本世纪水星将14次穿越太阳盘面。从北美西海岸（包括阿拉斯加州中部和南部）、夏威夷、新西兰到澳大利亚东海岸，都可以清楚地看到此次水星凌日全过程。澳大利亚和新西兰的天文爱好者可以在11月9日清晨看到这一奇观。

在美国，从爱达荷州北部到德克萨斯州最西端沿线以东地区的居民能看到水星凌日的开始阶段，但在水星移出太阳盘面前，日落将干扰他们观看凌日的视线。水星的小盘面将于美国东部时间下午2时12分（太平洋时间上午11时12分）开始向太阳盘面移动，两分钟后将完全遮住太阳盘面。届时，我们将会看到水星化作一个小黑点，在太阳左下方缓缓移动，黑点相当于太阳直径的1/194。随后，水星便会到达太阳盘面的右侧（西边）。接着，从太平洋标准时间下午4时零8分开始，水星将会用时两分钟完全移出太阳盘面。在凌日结束前太阳落山的东部地区，最佳观测地点应该是正西方以南地平线偏低的地区。另外，切记提前一两天检查太阳落山地点，以避免树木和建筑届时挡住视线。

水星绕太阳运行的周期为88天，但是由于水星和地球的公转轨道存在一定的夹角，水星、太阳、地球很少会排列在一条直线上。因此这种水星凌日的天象每世纪只会出现13次。

英国皇家天文学会成员皮特-邦德表示：“水星凌日的现象总共将持续5小时，只要这五小时时间里你所处的地方是白天，你就能够看到这一天文奇观。不过这段时间正是欧洲时间的夜晚。”本次水星凌日在欧洲、非洲以及中东等地区都无法看到。

3．说说暗物质晕

暗物质晕环绕在星系外围，如同太阳圈包围着太阳一般，包围著星系的暗物质。大多数的星系都受到这种与星系有着相同的中心，但散布在外围却是星系动力学中心的主宰。

星系自转曲线是暗物质晕的证据：暗物质晕存在的证据来自于重力的作用——螺旋星系的自转曲线。没有大量的质量存在于延伸的晕内，星系的旋转速率应该在离核心一段距离之后将随着距离的增加而减少。然而，观测螺旋星系，特别是电波观测到来自中性氢原子（天文学上特有的说法是HⅠ）的发射谱线，显示螺旋星系的自转曲线远在可见物质之外的距离上依然是平坦的（有着相同的速度）。缺乏任何可见物质可以解释观测的现象，暗示有看不见的物质，也就是暗物质。断言这种暗物质不存在，无疑就是承认万有引力（广义相对论）是错误的，虽然这也是一种可能，但是多数的科学家在考虑到这之前，会要求许多确凿的证据。

关于暗物质本质的理论：银晕内暗物质的本质到现在仍未能确定，但最普遍被认同的理论是暗物质晕是一些数量众多的低质量小天体，也就是所谓的重致密晕天体（MACHO），或是弱作用重粒子（WIMP）。银晕似乎不太可能由大量的气体和尘埃组成，因为这两者都可以经由观测被发现。对银晕的观测，在寻找微引力透镜的事件上，显示MACHO的数量仍不足以达到需求的质量。

银河系的暗物质晕：暗物质晕是在银河中心算起的100000至300000光年空间内最大的唯一结构，它也是银河系最神秘的部分。目前相信银河系95%的质量都是由暗物质组成的，除了经由重力的作用之外，它似乎与星系内的物质和能量没有任何的交互作用。银河系所有的暗物质似乎都存在于暗物质晕的位置，它是可见恒星、气体和尘埃质量的10倍以上。明亮物质的总质量大约是900亿太阳质量，暗物质晕的暗物质总质量大约是6000亿至3兆太阳质量。

4．金星的天体异象

水星有美丽的水星凌日，金星也有金星凌日，不过没有水星凌日美丽。由于水星、金星是位于地球绕日公转轨道以内的“地内行星”。因此，当金星运行到太阳和地球之间时，我们可以看到在太阳表面有一个小黑点慢慢穿过，这种天象称之为“金星凌日”。天文学中，往往把相隔时间最短的两次“金星凌日”现象分为一组。这种现象的出现规律通常是8年、121.5年，8年、105.5年，以此循环。据天文学家测算，这一组金星凌日的时间为2004年6月8日和2012年6月6日。金星围绕太阳运转13圈后，正好与围绕太阳运转8圈的地球再次互相靠近，并处于地球与太阳之间，这段时间相当于地球上的8年。

在公元17世纪，英国著名的天文学家哈雷就提出：金星凌日时，在地球上两个不同地点同时测定金星穿越太阳表面所需的时间，由此算出太阳的视差，可以得出准确的日地距离。可惜，哈雷本人活了86岁，从未遇上过“金星凌日”。在哈雷提出他的观测方法后，曾出现过4次金星凌日，每一次都受到科学家的极大重视。他们不远千里，奔赴最佳观测地点，从而取得了一些重大发现。1761年5月26日金星凌日时，俄罗斯天文学家罗蒙诺索夫，就一举发现了金星大气。19世纪，天文学家通过金星凌日搜集到大量数据，成功地测量出日地距离1.496亿千米（称为一个天文单位）。当今的天文学家要比哈雷幸运得多，可以用很多先进的科学手段，去进一步研究地球的近邻。人们用10倍以上倍率的望远镜即可清楚地看到金星的圆形轮廓，40-100倍率左右的望远镜观测效果最佳。虽然观测这次“金星凌日”难度不算很大，但天文专家提醒，在观看时，千万不能直接用肉眼、普通的望远镜或是照相机观测，而要戴上合适的滤光镜，同时观测时间也不能过长，以免被强烈的阳光灼伤眼睛。所以喜好天文的朋友们可以观察2012年的金星凌日，不过一定要根据以上的要求来观察，否则会伤到自己的。

金星凌日虽然说用肉眼也许也能看到，但效果不会太好，而且会伤到眼睛。所以，如果您有望远镜，无论是小型观景望远镜还是天文望远间镜都可以获得更好的效果。10倍以上的倍率即可清楚地看到金星的圆形轮廓，40~100倍左右观测最佳。天气好的话，还可以看到由于金星浓厚的大气折射成的光圈，景象尤为壮观。如果当天日面上黑子较多，还可能出现金星掩太阳黑子的现象，使凌日的过程更加有趣。下图为17世纪库克船长所绘的金星凌日的草图。

此图为“黑色水滴”效果，这个效果是金星在太阳的内部边缘的时候所出现的，这种效果使得观察非常困难，因为金星看起来不像是个圆盘形状。正规的凌日观测要进行描图，因此要选择带有投影屏的天文望远镜。一台带有赤道仪并配备有电跟的望远镜会使你在长时间观测中更加轻松。在我国的大部分地区，凌日大多从13点左右开始。因此，想观测的朋友们应该在中午之前做好准备，以保证活动有条不紊地进行。而现在想要观测金星凌日壮丽景观的朋友一定要把握好2012年金星凌日，如果错过了这一次就要等上一百年了。下面我们说一下金星入凌出凌的有趣现象。

细心的观察者应该会发现，在金星入凌出凌时，都会发现所谓的“黑滴”现象。实际上，当我们对着光亮，将两个手指逐渐靠近，当很接近的时候，可以发现尽管手指还没有接触，就能够看到上下手指之间有阴影把它们联系了起来，像是手指间有水滴一样，这就是所谓的“黑滴”现象。在凌始内切和凌终内切时，即太阳边缘和内行星边缘互相靠得很近即将接触时，会发现有非常细的丝将两个边缘连接，这就是凌日时的黑滴现象。成因是我们大气层的视宁度、光的衍射以及望远镜“极限分辨率”的等多种作用造成的视轮边缘的模糊。除此之外，在入凌和出凌阶段，有时候金星视面边缘会镶上一丝极细的“晕环”或“光环”。这个“晕环”是由于金星大气层顶部反射、散射阳光形成的。使用目镜投影方式可看到它，但如果将望远镜加滤光片，则会更清楚。“晕环”大小的变化，环亮度是否均匀，是否能在太阳圆轮的背景下看到。像这些现象都很有趣，而且会让人觉得很神秘。

5．神奇的五星连珠

五星连珠也叫“五星聚”。我国古代用以表示水、金、火、木、土五行星同时出现在天空同一方的现象。这种现象不常发生，所以古人曾唯心的认为它是祥瑞。后人推广到只要五行星各居一宫相连不断时就叫做“连珠”。

清代钦天监缩小其范围，规定五行星的黄经相差小于45度时才叫“连珠”。五星连珠会对地球产生什么影响？五大行星中，金星、火星、土星出现在西方的地平线上，木星则悬挂在和地平线呈30度角的天空上，而水星也正在逐渐靠拢。五大行星将按照水、金、火、木、土依次排列，由高到低连成一条线，古时称为“五星连珠”。由于五颗星都是大行星，亮度较高，人们用肉眼就可以清晰地看到。

“五星连珠是不祥之兆”，对于这一民间传言，天文学家认为纯属无稽之谈。所谓“五星连珠”并非像糖葫芦那样排成一排，而是存在一定的角度。“五星连珠”发生时，不会对地球产生什么影响。经测算，即使五大行星像拔河一样产生合力，其对地球的引力也只有月球引力的6000分之一，更何况它们不会排成一排。因此，灾难之说不成立。

资料显示，最近一次“行星连珠”发生在2000年5月20日。这是个渐近的过程，从5月5日就开始了。到5月20日这天，除天王星和海王星外，太阳系的其余七大行星：水星、金星、地球、火星、木星、土星、冥王星，散落参差，排列在一定的方向上。上一次“五星连珠”发生在1962年2月5日。两次“行星连珠”天体现象都未给地球带来地质、气候等灾难。美国科学家根据天文运动计算出，下一次“五星连珠”将在2040年9月9日北京时间中午12时出现。

第三章　恐怖的太空现象

1．惊悚的红色精灵

红色精灵

从1886年最早发现红色精灵到以后的100年间没有任何的文字图像资料证明这种壮观的大气闪光现象形成的原因，直到1989年7月时任明尼苏达综合大学的物理学教授JohnR．才记录了红色精灵的影象，从此揭开了蒙在红色精灵脸上100多年的神秘面纱。

红色精灵和蓝色喷流是一种伴随雷暴发生时的一种特殊的大气放电现象，通常发生在雷雨云层顶离地面约三十到九十公里的高空。红色精灵上半部是红色，底部则渐渐转变为蓝色，宽度约在五到十公里内，可持续约数毫秒到一百毫秒的时间。由于这些发光体的颜色是红色，且在空中出现的时间不到三十分之一秒，有如鬼魅一般难以捉摸，所以科学家称它们为“红色精灵”。

蓝色喷流是美国阿拉斯加大学教授WESCOTT等人，一九九四年夏天用飞机进行红色精灵观测时意外发现的，形状很像是从喷嘴高速射出的喷流，所以被命名为蓝色喷流。除了它的颜色是蓝色之外，蓝色喷流持续发光平均时间约零点三秒，比红色精灵要长约二十倍，另外蓝色喷流可以很明显看出发光的喷流从云层中间向高空喷出，与红色精灵是在高空发光，没有喷射现象完全不同红色精灵中还有一种特殊的类型就是淘气精灵[有译文翻译为顽皮精灵或矮子]就如同红色精灵一样，是一种由闪电所引发的高空发光的现象，它具有火红色、向外扩张的圈圈环形。其成因是云对地闪电所发出的电磁脉冲，传递到电离层的底部后，加热该处的分子并使它们发出红色辉光。更精确地说，这种强烈的电磁脉冲是以云对地闪电为中心，以光速传递的电波。当这个电磁脉冲向上传递的部分（圆壳部分）传到约为75至100公里的高度时，电磁波的电场加速电子，这些被加速后的电子会撞击空气分子并将其提升至可以发光的激发状态。因而产生了以球壳和临界层之交点为轴心，向外扩张的圈圈状光环。

红色精灵和蓝色喷流最早是在1886年被发现，但一直没有明确的资料证明与雷暴和闪电的关系。直到1989年7月6日时任明尼苏达综合大学的物理学教授JohnR．利用一台低光度摄影机记录了一道跳跃的火焰。在回放时他和他的两名研究生惊讶的发现在图象中有两个巨型的闪光出现在北明尼苏达的天空上。之后他们很快的证明了红色精灵和蓝色喷流是在雷云之上的一种特殊的闪电，也揭开了红色精灵和蓝色喷流近一个世纪的神秘面纱。

“红色精灵”是近年来所发现数种由闪电所引发的中高空发光现象之一，其可能的成因简示如下：一般闪电是源自带着负电荷的云层底部，并向下落至地表。偶尔，闪电是源自云层顶端积蓄的大量正电荷，因此闪电发生后，电离层和云层顶有着很强大的电场，因此吸引着电子向上移动。在移动的过程中会和气体分子碰撞，如果产生的电场够强而且周围的空气够稀薄，在和空气分子撞击之前，电子可以获得相当高的能量，当电子撞击空气分子，会把它们撞到激发状态，让分子发出辉光，产生红色精灵这种高空短暂发光现象。理论上，这种现象发生于40至90公里的高空中。最亮的红色精灵人类的肉眼就可以看见，但长久以来并不为人们所知，追究其原因在于它是发生在极端明亮的云对地闪电之后，因此上述的现象并不会特别引起科学家们的注意。红色精灵发光的时间通常持续不到三十分之一秒，亮度通常也不很明亮，出现的机会相当低，因此，科学家必须使用高感光度的摄影机，持续对雷雨云的上空录像，才能纪录到这种高空短暂发光现象。1994年Sentman和Wescott第一次记录到‘蓝色喷流’这种怪异的现象，他们是飞机在高空中飞越强烈的风暴之上，为捕捉红色精灵期间利用高灵敏度的照相机意外拍摄到的。由这些照片可以得知这种光以秒速120公里自云层顶端向上喷出，目前研究学者们正致力于找出可完整的解释其成因的理论。

国际上已经有超过20个组织和团体在世界不同的地方研究红色精灵这一现象，除著名的NASA和明尼苏达大学外位于美国科罗拉多州的Sky-Fire公司在大气物理研究和对红色精灵的研究也卓有成就，Sky-Fire公司对红色精灵和蓝色喷流有着大量和细致的研究，并且也有专门的人员负责调查和收集世界各地关于红色精灵和蓝色喷流方面的资料。目前，在我国台湾省也有一支由成功大学物理系和其它学术团体组成的红色精灵研究团队，在高空大气闪电的研究方面也有很大的成就。

2．与地震相似的太空星震

星震被看作是中子星外壳的撕裂现象，与地球上发生的地震颇为相似。1976年11月6日，科学家们观测并记录到火星上发生的一次3级左右的星震。科学家们在经过对火星星震史研究分析后说，火星星震记录的波形与地球地震记录的波形图相似，这表明火星地壳的结构及其震波和在其中传播的条件，与地球十分相似。无独有偶，1979年3月5日，一股喷射而出的伽马射线突然袭击了太阳系。天文学家们对它的成因感到困惑不解。1999年，天文学家将这些星震现象确定是由来自于中子星的伽马射线和X射线引起的。不过，这些强大爆裂的原因一直是一个谜。最近，洛斯阿拉莫斯国家实验室的约翰·米德迪特及其小组发现，对于一种称为脉冲星的特殊旋转磁中子星来说，下一次发生星震的时间与上一次星震的规模是成比例的。

美国科学家邓肯和汤普森经过研究，做出了一种猜测性的解释：宇宙中存在着一种称做“磁星”的新星，其密度极大，而且坚硬的外壳包裹着一个奇异的液体核。更重要的是，这颗磁星具有强大的磁场，而磁场的运动又将磁星表面加热，直到达到极大压力，磁星破裂。结论是：这就是星震，它引发伽马射线袭击宇宙。

全世界的几颗人造卫星和望远镜观测到这次来自SGR1806-20表面的爆炸，这颗中子星在距地球5万光年以外的地方。而爆炸喷射出的能量非常巨大，在1/10秒的时间释放出的能量是太阳在15万年释放能量的总和。

结合来自美国宇航局罗斯X射线定时探测器的数据，一组天文学家已经确定这次星震现象。这次快速的震动开始于星震后3分钟，10分钟后结束，其频率是94。5赫兹。专家称这一频率接近与钢琴的22键的音调，相当于F调。

正如同地质学家利用地震的震波来研究地球内部结构一样，天体物理学家可以利用X射线来研究遥远的中子星结构。这次爆炸就如同用大捶敲击中子星一下，而后中子星象钟一样产生回响。

在重力的吸引下，中子星上面会形成一个10至100米厚的堆积层。堆积层主要由氦构成，在温度及压力的作用下，这些堆积层会发生核聚变。当氦聚变为碳或其它重物质时，会释放出大量能量及强烈的X射线。在中子星上这种爆发通常每天都会发生几次，每次会持续几秒。当一颗巨大星球的核燃料耗尽后就开始坍塌，在它自身重力的作用下，星球核坍塌成一个密度很高的中子星，或者坍塌成一个密度更高的黑洞。

中子星内部的物质结合是如此紧密，以至于电子都被挤进了原子核中，开始同质子反应以形成中子，这种纯中子密度非常高，一汤勺的大小物质就相当于地球上的数十亿吨的重量。而同太阳质量大小的中子星大小大概只有直径16公里。

中子星的地质构造包括一个坚硬的外壳和一个超流体的内核。但是具体的结构并不清楚，例如在核里面是否包括一种被称为奇异夸克的外来粒子呢？而星震却给我们提供了了解的机会。

3．黑洞最后的命运：大爆炸

在黑洞不断增大的假设中，黑洞的生命永远不会停止。但有一个预示性的停止正是由同一位霍金做出的，他把黑洞比作一个不断充气的气球。1976年，霍金在《自然》杂志上发表文章指出，黑洞会不断蒸发直到最后爆炸而消失。

今天这种理论已被普遍认同。人们认为有可能“看到”黑洞的最后的闪烁，就是能从高能电磁波中观测到的黑洞最后爆炸时发射的Y射线。

黑洞总是贪吃的，它们的终结正是由于狼吞虎咽地吃了某种消化不了的东西：带“负能”的粒子。带负能的粒子与提供正能的粒子一起来源于能层，但那些提供正能的粒子被推到了黑洞外面，而黑洞则吞下了带负能的粒子，这样它们就不得不用消耗自己能量的代价来弥补债务。因此黑洞的质量减少了，并开始了一个不断蒸发的过程。黑洞越来越小，越来越热，它的能量在空间消失，最后这个老掠夺者就爆炸和消失了。

4．贪婪的宇宙掠夺者

如果将宇宙比做一个无边无际的浴盆，那么黑洞就是这个超级浴盆的下水道。它那巨大无比的引力，形成了一个极强的旋涡，任何靠近它的物质都会被统统吸进去。黑洞犹如一个神秘的监狱，它将所有的东西牢牢囚禁在里面，甚至连光线也无法逃脱。黑洞就像一个永远吃不饱的魔鬼，它不断地吞噬物质，将它们压碎，自己则慢慢地长大。

实际上，将宇宙比做一个浴盆是很恰当的。对于一个微小物体来讲，水管是一个房间的浴盆通向其他房间浴盆的惟一通道。而黑洞则是我们的宇宙与理论上可能存在的无数其他宇宙间联系的惟一路径。任何物理定律在黑洞中都全部失效，质量也非物质化。黑洞的边缘是个有去无回的界限，物质在被吸入时会发射出极强的X射线，如同临终前发出的绝望哀叹。也正是这绝望哀叹才使我们“看见”黑洞。

“黑洞”这个词是不久前才出现的。美国物理学家约翰·惠勒（JohnWheeler）为了形象描述这种神奇的天体，于1967年创造了这个颇具神秘色彩的术语。惠勒把黑洞比作《艾丽丝漫游奇境记》中的坏女人，她只在临死前露出一丝微笑。“引力微笑”是恒星坍缩成黑洞或被另一个黑洞吞没时的惟一迹象。正是在引力微笑的指引下，我们得以在神奇的宇宙中去发现黑洞这个贪婪的掠夺者。黑洞为我们解答许多科学难题提供了线索，引导我们在没有边界、超越了时空概念的无数宇间遨游。

5．不同宇宙间的走廊

黑洞这个贪吃的掠夺者不再把物质归还到我们的宇宙，而是在它们内部深深地隐藏了起来，不让我们看到。但纯理论研究却显示黑洞存在一个完全相反的对立面：白洞。这是一块任何物质都绝对进不去的领地，但却可从里面出来。人们假设在白洞和黑洞间有被称为虫洞的隧道相互连接。物质从白洞的奇点跳出来，在白洞奇点物理定律不管用了，因果关系也不见了，以致在这一区域物质形态也不存在了。

但是，彭罗塞确定，如果黑洞奇点的存在是由于它是我们的宇宙的组成部分，那么白洞奇点既不能因我们的宇宙而存在，也不能单独存在，这就是“宇宙监督”假说。正是这个假说否定了我们宇宙间存在白洞的可能。

因此白洞的祖国就转移到别的地方，让我们看看是怎么回事。在宇宙起源时突然膨胀的时代可能形成了许多隧道，像蛀虫钻孔一样，故称为“虫洞”。根据惠勒的看法，这些隧道把黑洞视界的内部区域和白洞视界的内部区域连接起来而没有奇点，这样虫洞就成为空心管道，就可能将从黑洞吸进的物质通过空心管道再从白洞排出。物质所作的旅行可以被看作从它熟悉的宇宙出发，掉进一个有去无回的洞中，但却在完全陌生的、不同的宇宙中获得新生。

黑洞间可以相互联姻

现在，进入黑洞的是恒星尘埃、气体、光、有机器人宇航员的宇宙飞船以及待转换成能量的垃圾。不管怎样，被俘获的物质只会增加黑洞本身的质量，同时也扩大它的半径和表面。如果质量增加一倍，半径也增加一倍，而视界的面积则增加四倍。那它是否会永远增加下去呢？霍金首先做了一个断然的回答：既然证实黑洞不会再缩小，那它就会继续无限地增大。由于是延续的所以增大是逐步的。不过有一个特殊情况，那就是两个黑洞可能相互接触和碰撞，在互相吸引的过程中一个黑洞进入另一个黑洞，两个黑洞变成一个单一黑洞，而这两上黑洞的全部组成要素被保留下来。更大的单一黑洞又可能与另一个黑洞相撞等等，这样就产一质量和体积更大的黑洞。

人们认为，在相撞的过程中，大约有千分之一的黑洞静能释放出来，以引力波形式向宇宙空间散发，速度和光一样，它的面积不断扩大，黑洞的熵也增大。就是说内部“混乱”在增长，即有关吸入物质的信息无法使用，也无法补救，好像一台计算机偶然把刚写好文章的字母弄乱一样。因此黑洞中只能传出描述它的三个信息：质量、角动量（指黑洞的转动）和电荷。惠勒把这种信息比作秃子头上只有三根头发，我们不可能了解掉进去的物质是什么。在这三种信息的基础上可以对黑洞进行划分：没有角动量也不带电荷的施瓦西黑洞，它具有“奇点”和“视界”的特性；具有角动量但不带电荷的克尔黑洞；以及具有角动量并带电荷的黑洞。此外，还可以从黑洞的起源进行区分。但最新的分类是依靠“颜色”。这看来好像有点荒唐，内部不射出一束光线的黑洞怎么可以是彩色的呢？实际上，这里所说的颜色不是通常的红、蓝、绿等光的颜色，而是用来区分夸克的不同状态“色”。夸克是组成质子和中子的更小的基本粒子。对我们的天体物理学家来说，在追踪无限小到无限大，又从无限大到无限小的过程中收集黑洞的不同“颜色”的追逐开始了。