面對未知的宇宙，

人類永遠(yuǎn)是個好奇的孩子。

“不得了，天文知識增加了！”【第20期】

Q1：

盛夏的微笑【提問】月球背面是什么東東？

A：

自有記載以來，月亮就總以它凹凸有致、特征突出、明暗分明的一面示人，仿佛昭示著天球的永恒。懵懂的人類曾稱其不可示人的一面為月背（“Dark side of the moon”或者“月の裏側(cè)”）。但這些神秘與浪漫隨著年代的推進(jìn)逐一破碎——曾為人憧憬與仰望的月亮，不過是同地球類似的石頭球而已，月球背面也被發(fā)現(xiàn)同它的正面一樣，是粗糙、充滿環(huán)形山的不毛之地。

左：由蘇聯(lián) Luna-3 拍攝的首張包含月背的影像，這使得月背很多特征命名都來自蘇聯(lián)；右：美國月球勘探軌道器（LRO）影像鑲嵌的月背高清圖像。注意左圖左側(cè)深色其實(shí)還是靠近正面的月海，而兩張圖的北半球都可見月背的莫斯科海，你能看出兩張圖的關(guān)系嗎？

雖然同樣是環(huán)形山遍布，月球背面與正面還是有許多顯著的不同，這些區(qū)別總體上被稱為月球的二分性（dichotomy），是月球研究的重要課題之一。二分性主要體現(xiàn)在：①深色月海分布背面少于正面；②月表高程背面高于正面；③月殼厚度背面大于正面。

月球正面背面地形的直觀比較，數(shù)據(jù)為嫦娥一號高程圖疊加在灰度影像上，黃色代表高海拔，藍(lán)紫色為低海拔。左側(cè)為月背的高地，中間下側(cè)為東海多環(huán)盆地，右側(cè)暗色為月球正面的風(fēng)暴洋，可見月背相對正面撞擊坑更多、高程更大、反射率更高。/ 嫦娥一號發(fā)布數(shù)據(jù)，筆者合成

因此如果你到月球背面旅游，映入眼簾的將更多是崎嶇、明亮的斜長巖高地。另外月背具有對地球的電磁屏蔽，豐富的撞擊坑可能能為未來建設(shè)月基低頻射電望遠(yuǎn)鏡提供良好基礎(chǔ)。

關(guān)于二分性的另一個有趣事實(shí)是月球正面比背面更富釷（Th）。如上圖所示，Th > 3 ppm 的區(qū)域多集中在月球正面（圖像中央）的撞擊坑附近，對這一異常目前并沒有被完全解釋。/ quickmap.lroc.asu.edu

答案的最后，拋開復(fù)雜的地質(zhì)難題，我們?nèi)杂袡C(jī)會欣賞月背的亮麗風(fēng)光——由目前人類在月背的唯一信使：嫦娥四號及玉兔二號傾情提供~

由玉兔二號拍攝的展開低頻射電頻譜儀天線的嫦娥四號著陸器全貌。嫦娥四號著陸在位于南極艾特肯盆地的馮卡門撞擊坑中，這里的地貌相對月背整體相對平坦許多。/ 中國探月

玉兔二號月球車在月背留下的車轍印，是月背首次印上文明的印記。有趣的是，科學(xué)家可以從這些車轍的狀態(tài)及深度推測出當(dāng)?shù)卦氯赖臋C(jī)械及物理性質(zhì)。/ 中國探月

玉兔二號在第九月晝獲取的全景相機(jī)快視圖，畫面中是遍布月表的碎石。可見缺乏流體風(fēng)化的月球表面石塊更為棱角分明，大小更不均一，與河畔的鵝卵石顯著不同。這些石塊的來源一般是碰撞沖擊或更大石塊的熱脹冷縮破碎。/ 中國探月

【智能（zhàng）機(jī)器人：可是兔子不會說話啊?！?/p>

Q2：

風(fēng)中靜荷【提問】地球大約百分之七十都是水，為什么叫地球而不是水星？（叫水星才最合適）

A：

地球表面的百分之七十都覆蓋著水，而地球上水圈的總質(zhì)量高達(dá)1.4百兆噸，但實(shí)際上水只占到地球總質(zhì)量的0.023%，因此水在地球上的占比很小，從題主的角度來看，地球應(yīng)該叫土星（確信）。

不過實(shí)際上古人給水星命名的時(shí)候非常單純，看著大概是什么顏色就以之命名。由于五行之說盛行，五行又分表五色，因此辰星色玄（銀灰色）就命名為水星，熒惑色赤就命名為火星，其他行星亦是如此。

水星 /

不過按照題主提供的命名思路，火星開始以內(nèi)的行星恐怕都得叫“土星”，木星以外的通通是“氣星”……太陽？嗯，妥妥的“火星”~

【智能（zhàng）機(jī)器人：氣星氣氣！】

Q3：

12【提問】FAST射電望遠(yuǎn)鏡每天的工作是什么，科學(xué)家每天都只是在處理數(shù)據(jù)嗎？

A：

咳咳，F(xiàn)AST的一天：

8:00 開機(jī)，檢查系統(tǒng)，看一下今天的工作清單

8:30 根據(jù)清單開始觀測

中國500米單口徑球面射電天文望遠(yuǎn)鏡

（FAST，F(xiàn)ive-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope）

……

才不是這樣呢。

在整個電磁波段，因?yàn)榇髿鈱踊蛘唠婋x層的原因，只有可見光（紅外）和射電波段才能夠被地面的望遠(yuǎn)鏡探測到。這兩個能被看到的波段，也就是我們常說的大氣窗口。在白天，太陽光被大氣散射，覆蓋全天，別的星星發(fā)出的光全淹沒在太陽光中，因此可見光波段的天文觀測只能在夜晚進(jìn)行。射電波段與可見光不同，太陽雖然也會產(chǎn)生射電波段的輻射，但是并不會散布全天，射電望遠(yuǎn)鏡一整天（白+黑）都是可以工作的。

各式望遠(yuǎn)鏡工作頻道 /

我們的FAST也是如此，除了必要的維護(hù)以外，現(xiàn)在正在007（晚上12點(diǎn)觀測到第二天晚上0點(diǎn)，一周7天）進(jìn)行觀測，晝夜無休。

在FAST如此高強(qiáng)度的工作下，隨之而來的就是海量的數(shù)據(jù)。天文是依賴觀測的科學(xué)，處理數(shù)據(jù)是科學(xué)家們工作不可避免的一環(huán)。盡管如此，更重要的是數(shù)據(jù)背后隱藏的科學(xué)，這也是天文學(xué)家們更感興趣的內(nèi)容。新的現(xiàn)象、新的物理、新的科學(xué)，正隨著FAST的觀測與數(shù)據(jù)處理一步步被科學(xué)家們發(fā)掘。

【智能（zhàng）機(jī)器人：望遠(yuǎn)鏡反卷聯(lián)盟迫在眉睫?！?/p>

Q4：

黃泓【提問】人突然暴露在太空中能存活多久？會不會像電影那樣禁受不住體內(nèi)的壓力而爆炸？還是直接凍成冰棍？

A：

先上結(jié)論：堅(jiān)持不了太久，但比你想象中要久一些；對于第二個問題，爆炸倒是不至于，時(shí)間足夠長的話可能會凍成冰棍。

如果哪天你在太空中不幸被扔出艙外，第一件要做的事情就是呼氣給肺部卸壓。接著很快你就會感覺到自己的全身皮膚開始水腫，此外根據(jù)美國宇航員Jim LeBlanc的說法，你還會感覺到自己的舌頭上有液體開始沸騰。這十幾秒的時(shí)間里你尚能保持清醒，如果此時(shí)你被迅速帶回艙內(nèi)的常壓環(huán)境里，也許還有搶救的空間。

宇航員在太空行走 /

但如果你不太幸運(yùn)，一直就這樣被暴露在艙外，等待你的將是意識喪失、窒息、休克、減壓病、組織撕裂等隨之而來的對身體更為嚴(yán)重的癥狀和損傷。數(shù)分鐘后，你將在醫(yī)學(xué)上被宣布死亡，成為一具漂浮在太空中的尸體。

在真空環(huán)境下你體內(nèi)的水確實(shí)會快速氣化，但為何你沒有像一個氣球一樣炸開呢？這要?dú)w功于人體最大的器官——皮膚。人的皮膚是相當(dāng)有韌性的，盡管在這個過程中它也會被快速產(chǎn)生的大量氣體鼓起來，它還是可以維持一個基本的大致形態(tài)不破裂。

聯(lián)盟11號飛船在返回過程中減壓閥被震開，氣密性被破壞，返回艙內(nèi)在約半分鐘的時(shí)間里迅速減壓（類似被突然扔出艙外）。三位蘇聯(lián)宇航員均壯烈犧牲，事后醫(yī)生對死因的判斷是窒息以及急性減壓導(dǎo)致的體液沸騰，但三名宇航員的遺體仍然完好，并未出現(xiàn)因爆炸導(dǎo)致大塊碎裂的情況。

至于會不會被凍成冰棍，答案是會，但不是馬上。因?yàn)樵谔窄h(huán)境的真空條件下，人體熱量的散失只有熱輻射這個途徑。相比起熱對流和熱傳導(dǎo)，熱輻射的散熱效率是很低的。因此你的體溫一開始可能會快速降低到一個能夠引發(fā)失溫癥的溫度（35 ℃，看著離37 ℃不遠(yuǎn)，但是足以快速致命），但要降到冰點(diǎn)可能就要經(jīng)歷相當(dāng)長的時(shí)間。不過和地球上不一樣的是，由于在這個環(huán)境下沒有微生物分解你的尸體，你的尸體在太空中可能能像阿姆斯特朗的腳印那樣保存?zhèn)€幾百萬年。

【智能（zhàng）機(jī)器人：法老表示贊賞?！?/p>

Q5：

Niki【提問】為什么會有彩色的星空圖，而用望遠(yuǎn)鏡去看卻是一片黑白？

A：

這是一個很有意思的問題哦。

首先，我們要明白，真實(shí)的天體確實(shí)是色彩斑斕的。因?yàn)橛钪嬷械墓獯蟛糠侄际怯上裉栠@樣的恒星發(fā)出，既然太陽光可以使得地球上的物體呈現(xiàn)五彩斑斕的顏色，不難想到，同樣的道理也適用于其它恒星發(fā)出的光。

土星圖像 / Wiki

再深入一點(diǎn)說，色彩的產(chǎn)生其實(shí)是因?yàn)槿搜蹖Σ煌ㄩL的光有不同的感受器。人眼的視覺感受器能察覺到的光的波長范圍大概是300到700nm，波長越長，顏色越紅。那么，假設(shè)某個恒星發(fā)出的光包含了這個波長范圍內(nèi)的光，我們從理論上說就可以看到有顏色的恒星。這個顏色很大程度上取決于恒星的溫度，依據(jù)黑體輻射，溫度越低，顏色越紅。

那么為什么望遠(yuǎn)鏡看到的總是黑白的呢？這是因?yàn)橥ǔＧ闆r下我們用望遠(yuǎn)鏡觀察的天體是距離我們非常遙遠(yuǎn)的。這時(shí)候，由于光子數(shù)太少，達(dá)不到視覺感受器的探測閾值，所以就直接被解讀為黑白的了。這就好像晚上關(guān)燈之后，你很難看清楚你房間中物品的顏色。換句話說，如果你用望遠(yuǎn)鏡看一些比較近的天體，比如土星，你還是能看到顏色的。

一個由紅綠藍(lán)三個波段合成彩圖的實(shí)例。圖中是一個橢圓星系。 /

最后，我們說一下那些真彩色的星空圖是怎么來的。

其實(shí)是借助了濾光片和計(jì)算機(jī)的幫助。人們在拍攝天體時(shí)，可以用不同的濾光片。濾光片的作用是：只讓某個特定波長的光通過。拍好了之后呢，再把不同波濾光片下拍攝的圖片用計(jì)算機(jī)算法進(jìn)行合成，就得到了彩色的圖片啦。需要指出的是，這種情況下合成的色彩是“真實(shí)”的，也就是說，假設(shè)光子數(shù)足夠多，你看到的圖像就應(yīng)該是合成之后的那樣。

【智能（zhàng）機(jī)器人：五彩斑斕的黑?！?/p>

收獲知識，收獲快樂~

感謝奇怪天文知識智囊?guī)斓膬A囊相助 / Echo Dimi 徐鵬暉 何紫朝

科學(xué)審核 / 茍利軍

策劃 / 黃京一 懷塵 編輯 / 懷塵 貓又

中國國家天文

Chinese National Astronomy

微信號：chineseastronomy

《中國國家天文》雜志由國家天文臺主辦。

本刊面向廣大公眾，提供科學(xué)性、文化性、藝術(shù)性、收藏價(jià)值兼?zhèn)涞奶煳膶W(xué)內(nèi)容及文化生活。


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