过去和未来的天空

Q031 古时候的人类是如何准确测量星星的运动以及地球自转轴的进动（precession）的？

伊恩·唐宁，伦敦；米克·斯库特，赫特福德郡，埃尔森汉姆（Ian Downing, London and Mick Scutt, Elsenham, Hertfordshire）

世界上最早出现的天文学家是巴比伦人和苏美尔人，他们在3000多年前居住于现在的阿拉伯地区。太阳、月球和星星的运动自古就为人所知，黄道带（zodiac）12附近的星座也是最早被发现的星座之一。当时的人们可能已经知道，在不同的时间会看到星星排列的不同图案，但他们还不知道原因。这些文明是最早注意到天象变化的文明。他们可能注意到有些行星好像会在恒星之间移动，特别是最亮的那颗——金星。当时他们也已经知道在夜晚或早上都看得到金星，苏美尔人还发现了金星出现的周期性。当然，他们并没有把这一现象与其他行星联系起来，而是与神的行为联系到一起。

巴比伦人知道各种不同的周期，如主宰月相改变的周期，不过更重要的是日食和月食的周期。这些周期流传下来，传到了在天文学方面非常有条理和逻辑的古希腊人手中。最令人震撼的天文事件自然是日食与月食，但事实上，许多古代文明都对这种现象感到恐惧。由于太阳与月球在天空中的运行规律不同，日食和月食发生的时间间隔似乎并不规律，但其实它们大约每18年出现一次。这一时期被称为沙罗周期（Saros cycle），是日—地—月系统再次恢复成相同的几何结构所需的时间，再加上地球的自转，就必须使用三个沙罗周期来计算，所以大约每54年出现一次日月食。这表示，如果你观测到一次日食或月食，那么在19756天（或54年零1个月）之后，在地球上的同一地点，将会再一次看到几乎一模一样的日食或月食。

古代天文学最令人着迷的遗迹之一就是安提凯希拉装置（Antikythera Mechanism），大约建造于公元前1世纪或2世纪，它由青铜制成，1900年被发现于希腊安提凯希拉岛海岸的一艘沉船中。经过深入的研究，人们发现这是一台由大约30个精心配置的齿轮排列而成的仪器，可以用来预测太阳、月球或行星在任何一天的方位。虽然这台仪器是以地心模型为基础设计建造的，但它对位置预测的准确度却令人震惊。过去我们从未发现过类似的仪器，它基本上是目前已知最古老的科学计算器了。

至于恒星本身的运动，在古代是无法在一个人的有生之年内被测量出来的。古人很精准地测量出了太阳在天空中的位置，可以确定冬至、夏至的二至点以及春分、秋分的二分点时间。当太阳经过天球赤道的时候，就会出现二分点。许多古代天文学家都会监测春分点和秋分点时的太阳在天空中的位置。公元前2世纪，希腊天文学家喜帕恰斯（Hipparchus）指出，与前人的观测结果相比，太阳在二分点的位置发生了变化，这一发现被称为“分点岁差”（precession of the equinoxes）。现在我们知道，这是由于地球自转轴相对于背景恒星的旋动造成的，而这一发现成了精密天文学的转折点。欧洲航天局（ESA）的依巴谷天文卫星（Hipparcos）就是以喜帕恰斯的名字命名的，只是字母的拼法略有不同，因为其实这是“高精度视差精准卫星”（High Precision Parallax Collecting Satellite）的缩写（HiPParCoS）。

喜帕恰斯迈出了第一步，他推翻了地球是所有天体运行的中心这一观点。他观察到太阳在全年中移动的速度不同，并且计算出了太阳的运行中心轻微偏离地球。一个多世纪之后，科学家们才真正抛弃成见，推翻地心说，建立出地球以椭圆形轨道围绕太阳转动的理论。

巴比伦人和古希腊人都是最早在天文学上迈出一大步的民族，他们会测量太阳、月球和行星的运动。2000多年后，尼古拉斯·哥白尼（Nicolaus Copernicus）、第谷·布拉赫（Tycho Brahe）以及约翰尼斯·开普勒（Johannes Kepler）才又向前迈出一大步，推翻了地球是宇宙中心的观点。我（诺斯）认为，我们现在即将迈出天文学与宇宙学方面重大的第三步——开始了解宇宙的真实尺度。

Q032 英国最适合看极光的地方是哪里？

克莱夫·卡洛，北安普敦郡，丁利（Clive Calow, Dingley, Northamptonshire）

唯一一个可以看清楚极光的地方是苏格兰。一旦越过北方的边界，极光就没那么少见了，不过也没有像挪威北部或阿拉斯加出现得那么频繁。关键是要到一个真的很暗的地方，而苏格兰有些地方可以满足这个条件。

定期观测极光是值得的，不过也要做好等待一段时间的准备。如果你是前往挪威北部特罗姆瑟这样的地方，那么你在一年中的大部分夜晚都可以看到极光。

Q033 在《仰望夜空》播出的期间里，天空有什么改变吗？夜空中有没有新的天体出现，有没有星星或其他天体的位置、外观发生了改变？

乔治·克里斯蒂安森，林肯郡，厄普顿（George Kristiansen, Upton, Lincolnshire）

很显然，就算是在比《仰望夜空》节目播出时间更长的期间里，星星和行星都不会改变。我们的确会看到几颗彗星，或是一两颗明亮的新星。但除此之外，情况并没有什么改变。

我在主持《仰望夜空》期间看到过的最壮观的景象，应该是海尔—波普彗星（Hale-Bopp），它真的很壮丽，而且在超过一年的时间内都可以凭肉眼观测到。我想当它离开我们时，我们都很伤心——别难过，它4000年后还会回来的！

当然，有些行星总是在改变，尤其是木星和土星。在过去几年中，木星的云带出现了强烈的扰动，而土星上则出现了巨大的风暴。这些都非常值得我们持续关注。

Q034 未来的观星者看到的星星排列阵列会和我们现在所看到的一样吗？比如说，北斗七星、猎户腰带（Orion’s Belt）、鹰状星云（Eagle Nebula）等。

艾伦·凯夫，斯塔福德郡（Alan Cave, Staffordshire）

在可预测的未来里，天空中的星星排列阵列不会有可观测到的改变，当然，如果是1万年或更久之后，这些星座会发生明显的改变。举例来说，大熊座会扭曲，因为它其中的两颗星（瑶光与天枢，Alkaid and Dubhe）正以与其他五颗相反的方向在太空中移动。但是这些星星在太空中移动得实在太慢了，所以我们很难通过肉眼观测到。不过我要提醒你，100万年之后，天空就会变得不一样了。

随着时间流逝，星座会因为星星的移动而变形，出现新的排列图案。即使是星云，也会发生改变，因为它们中心的恒星是从气体与尘埃中形成的，尽管这个过程需要好几百万年的时间。

Q035 如果我们可以将时间快进10亿年，那时候的天空会是什么样子的呢？会有多少星星不再存在？

斯蒂芬·安德鲁斯，兰开夏郡，利镇（Stephen Andrews, Leigh, Lancashire）

如果快进那么长的时间，所有星座都会发生非常大的改变，可能我们已经认不出那片天空了。除此之外，一些我们很熟悉的星星也会变得无法辨认，如猎户座的参宿七（Rigel），届时一定已经经历了红巨星（Red Giant）阶段，也许已经发生了超新星爆炸而消失。很多邻近星系中的大质量恒星也会经历同样的演化过程，另外也会有更多恒星在天空中的其他位置上出现。

Q036 如果把太阳系从银河系中剥离出来，然后完整地放在太空中另外一个空旷的区域，我们会变好还是变糟呢？

布莱恩·伍德，切尔滕纳姆（Brian Wood, Cheltenham）

这个嘛，我们会变得糟糕很多，因为我们只能看到太阳系的天体，对于其他星星则一无所知。事实上，我们的知识会被局限在很小的范围内，就像去伦敦却只参观维多利亚车站一样。一定要记得，天文学是最古老的科学之一，伴随着这一古老文明的发展，我们对宇宙的认识正在不断地被修正和增进。

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