90年前,英國天文學(xué)家愛丁頓在日全食期間觀測到太陽背后恒星光線的彎曲,使愛因斯坦的廣義相對論一舉戰(zhàn)勝牛頓的“絕對時空”論,從而開辟了物理學(xué)的新時代。
由日食成就的這段科學(xué)佳話至今仍被人津津樂道。而面對22日發(fā)生的日全食,科學(xué)家們又會帶來怎樣令人激動的新發(fā)現(xiàn)?
射電觀測:就算云層較厚,也不影響
為了這次500年一遇的日全食,國內(nèi)天文學(xué)界早在一年前就開始了準(zhǔn)備工作。用國家天文臺副臺長王宜的話說:“日食常有,但能讓國內(nèi)有觀測機(jī)會的日全食,卻少有?!彼嬖V記者,自新中國成立以來,對日全食的大規(guī)??茖W(xué)觀測至今只有3次,分別是在1980年、1997年和去年?!扒懊鎯纱蜗喔舻臅r間太長,以至于去年我們觀測的時候,儀器都需要重新制作和準(zhǔn)備。今年的觀測則在去年的基礎(chǔ)上,對儀器做了改進(jìn)?!?/p>
此刻身在浙江海寧的王宜介紹說,去年在甘肅金塔的日食觀測,一共包含10個課題,主要在光學(xué)、射電和引力等領(lǐng)域。今年在此基礎(chǔ)上,增加了位于上海的25米射電望遠(yuǎn)鏡觀測和在浙江安吉縣天荒坪的白光日冕觀測。射電觀測主要是通過監(jiān)測無線電波的變化,來了解高空電離層在日食發(fā)生時的瞬間變化,就算明天上海云層較厚,看不到日食,也不影響這個項(xiàng)目的觀測。
重力異常:測出來,將對萬有引力定律形成挑戰(zhàn)
有關(guān)日食的第一大謎團(tuán)就是重力異常問題。早在半個世紀(jì)前,就有外國科學(xué)家發(fā)現(xiàn),在日食時,地球的引力會發(fā)生異常變化,并且用萬有引力定律和廣義相對論都無法解釋。我國科研人員也分別在2001年赴贊比亞和2007年在漠河觀測時,都監(jiān)測到了這一現(xiàn)象。如果重力異?,F(xiàn)象確實(shí)存在,將對現(xiàn)有的重力理論形成挑戰(zhàn)。
但王宜對此表示了謹(jǐn)慎的懷疑。他告訴記者,引力場是四大作用力場中最弱的作用力,對監(jiān)測儀器的靈敏度和精確度都要求很高,且數(shù)據(jù)的獲得很難。其次,國內(nèi)科學(xué)家的兩次觀測,也不排除有偶然或者干擾因素,如周圍人流、車流等。因此,必須在同一地點(diǎn),用同樣的儀器反復(fù)多次進(jìn)行觀測,才能得出數(shù)據(jù)。
“根據(jù)目前的所有資料,我們還不能肯定重力異常的存在,這需要更多可靠的觀測數(shù)據(jù)支持?!蓖跻巳缡钦f。
作為當(dāng)年漠河日食引力觀測的總指揮,中科院地球物理所的湯克云教授這次前往上海,坐鎮(zhèn)指揮本次日食的引力觀測。據(jù)他介紹,他們在上海、浙江的杭州和湖州設(shè)了3個點(diǎn)來進(jìn)行觀測,“從20日下午將一直持續(xù)到23日中午”。
湯克云承認(rèn)在漠河的觀測確實(shí)無法排除很多外界因素的干擾,“當(dāng)時我們是在一棟樓的平頂上進(jìn)行觀測的,只有兩臺儀器。不過這一次的條件有了很大改善:動用了7臺進(jìn)口的重力儀和4臺數(shù)據(jù)采集儀,還有由河南地震局幫助建立的兩個單擺,觀測是在3個山洞里的標(biāo)準(zhǔn)重力測量平臺進(jìn)行。這個平臺其實(shí)就是個石墩,其底部與地球的基巖相連,因此可以保證觀測的準(zhǔn)確性?!?/p>
“如果這次再測出有異常的話,就應(yīng)該可以肯定日食期間重力異?,F(xiàn)象的存在?!睖嗽普f,“這將是對牛頓萬有引力定律的一次不大不小的修正?!?/p>
尋找水內(nèi)星:找不到,或引發(fā)人們對太陽系重新認(rèn)識
尋找水內(nèi)星也一直是中外天文學(xué)家孜孜以求的目標(biāo)。因?yàn)閺睦碚撋贤扑?,在水星的運(yùn)行軌道內(nèi)存在著一顆小行星,被稱作“水內(nèi)星”。而水星本身在平時都是觀測不到的,只有在日食時正好露出“真容”,這也成了尋找水內(nèi)星的最好時機(jī),但這么多年來,國內(nèi)外的歷次觀測日食都沒有找到水內(nèi)星。
對此,王宜表示,“根據(jù)我們以前的觀測,由于受到儀器的精度限制,只能說水內(nèi)星的亮度不可能在8等以內(nèi)。這次我們儀器的觀測水平有了進(jìn)步,在日全食帶里又布了3個點(diǎn)來尋找水內(nèi)星,希望能有收獲?!?/p>
如果這顆理論上存在的水內(nèi)星真的不存在,又說明什么?王宜回答說,這也許會引發(fā)人們對太陽系的重新認(rèn)識以及相關(guān)理論的修正。
觀測結(jié)果:初步結(jié)論11月之前出爐
此前有人表示,現(xiàn)在已進(jìn)入空間天文學(xué)時代,對日食的觀測,已經(jīng)不像以前有那么大的科學(xué)價值。
對此,國家天文臺研究員李競表示,太陽的活動周期是11年,其狀態(tài)有活躍期和寧靜期的不同。每一次日全食,觀測時的太陽、地球的狀態(tài)都不一樣,因此每一次日食觀測得到的關(guān)于太陽、地球物理的數(shù)據(jù)也會不一樣,從而會有新的發(fā)現(xiàn)。
而對白光日冕的觀測,可以說日食是無法替代的最好機(jī)會。李競解釋說,白光日冕,即用肉眼就可看到的、無屏蔽的日冕。雖然平時人們利用空間太陽望遠(yuǎn)鏡和日冕儀也能觀測到日冕,但這只能看到整個白光日冕的一部分。當(dāng)月球?qū)⑻柟馇蛲耆珦踝r,白光日冕的“全部面容”則正好全部展現(xiàn)出來,人們用肉眼即可看到。
而日冕一直是太陽物理學(xué)研究中的難題——它的溫度高達(dá)上百萬度,但太陽表面本身才5750攝氏度,也就是說,太陽的外圍氣體反而比自身的溫度高。國內(nèi)外的研究人員對形成這種現(xiàn)象的原因至今尚未找到。
這也是天文學(xué)家們不遠(yuǎn)萬里,興致勃勃地冒著可能出現(xiàn)壞天氣的風(fēng)險(xiǎn),也要去實(shí)地觀測的原因。
觀測結(jié)果何時能見分曉?王宜表示,各項(xiàng)觀測不會在日食結(jié)束后立即有明確的結(jié)果。研究人員還需對數(shù)據(jù)進(jìn)行一番整理分析,預(yù)計(jì)初步結(jié)論會在11月之前出爐。(錢煒 唐婷)
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