牧夫座流星雨今夜庞大,Sema尼鸡为啥那么黑

澳门威利斯人手机版 1天琴座流星雨今晚后半夜极大,图为流星雨辐射点的位置。图片来源:areavoices.com

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格林尼治时间2015年3月20日(周五)上午8时至9时许,欧洲将迎来一次日食奇观。虽然日食每年发生两次,但因为可观测范围极窄,覆盖人口稠密区并不容易——上次欧洲有如此好运还是1999年8月。

每年4月16日-25日,天琴座流星雨就会活动。今年的天琴座流星雨恰逢新月,不会有月光干扰流星雨的观测。换句话说,今晚的这场流星雨,还是可以一看的。

(译 / 红猪)大仲马在历史小说《黑郁金香》中写了一位诚实而正派的荷兰郁金香迷,他一心培育一种纯黑的花朵,结果差点身败名裂。具体来说,他遭此厄运是由于邻居的卑劣阴谋,这个邻居嫉恨主人公的培植手艺,于是罗织了一个政治罪名,把他送进了监狱。这部小说情节粗糙,夸张可笑,但是作者写对了一件事:为了拥有一种颜色奇怪而美丽的生物,人是会陷入疯狂的。

本次日食事件里,北非、欧洲、中东以及西亚的部分地区都能见到不同程度的日偏食奇观,由于本次日食全食带起于北大西洋而终于北极圈,在北欧外海划过一道美丽的弧线,因此最佳观测地点位于挪威的斯瓦尔巴特群岛和丹麦的法罗群岛。两个群岛还为此爆发了游客争夺战,斯瓦尔巴特群岛的综合条件较好,还有一处古老的天文台,因此各路天文界英豪一般前往此地;而法罗群岛的招牌是我们这里没有北极熊出没,很安全。

跟天琴座有什么关系?

天琴座就是大名鼎鼎的织女星所在的星座,今晚达到极大的这场流星雨,所有流星看起来都像是从天琴座里的某个位置射出来的,这个位置被称为流星雨的辐射点,这场流星雨也因此被命名为天琴座流星雨。事实上,织女星和这场流星雨没有实质上的关系,织女星距离地球足有25光年,而流星只是太阳系里的尘埃,闯入地球大气,在大约100千米高空发光而已。事实上,你不需要知道天琴座在哪里,也没必要会认织女星,就可以欣赏这场流星雨。流星会随机出现在天空中的任意方位,所以只要抬头仰望夜空守候流星出现就好。

400年前的荷兰郁金香风潮曾将有些花朵的价格推到了离奇的高度,而时至今日,又有大量美国家禽爱好者迷恋起了一种新的人工培育产物:“塞马尼鸡”(Ayam Cemani)。这个鸡种从鸡冠至爪尖一片漆黑,皮肤黑中带蓝,眼睛乌黑如炭,舌头也是黑的。它的羽毛泛着黑色的金属光泽,就连内脏都是黑的。真是哥特乐手般的一只鸡。

澳门威利斯人手机版 32015年3月20日日食事件欧洲部分的食分情况,全食带位于北欧与北极附近,最近观测地点为斯瓦尔巴特群岛。图片来源:www.greatamericaneclipse.com

什么时间最好?

每年的4月中下旬,天琴座要到晚上10点左右才会从东北方向升起,凌晨时分升到接近天顶的位置。辐射点位置越高,流星雨的观测条件就越好。另外,按照国际流星组织(IMO)的流星雨年历,2015年的天琴座流星雨将在北京时间4月23日0点-11点迎来峰值。因此,今年天琴座流星雨的最佳观测时间,是4月22日晚上12点之后到第2天凌晨天亮之前

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虽然很多游客和天文爱好者会因为日食美景而前往围观,但天文学家看日食可就不仅是为了好看了。1919年5月29日的那一次著名的日全食,就曾帮助研究者验证了爱因斯坦的广义相对论。针对日食的科学观测一般都具有极强的目的性,科学家可以通过日食来研究不同天文现象。当月球阴影快速扫过地球时,包括全食带内的各种空间环境都会随之发生变化,最直观的感受是天空变暗了,热辐射、电磁辐射在不同大气高度上出现不同程度地波动。比如太阳辐射通量降低时电离层结构与动力学特性受到影响,导致电子浓度降低;地磁活动开始出现扰动,对生物定向作用的影响也非常值得研究。2009年横扫我国的日全食事件中,中科院、国家天文台就联合开展了一次引力异常现象的观测,探讨日全食是否会对重力场产生扰动,确保卫星运行在正确的轨道高度上。

能看到多少颗流星?

天琴座流星雨极大期间,如果在城外没有太多灯光污染的黑暗环境中,每小时大概可以看到10-20颗天琴座流星。如果只打算在自家阳台上随便看看,考虑到城市里的灯火通明,能够看到的流星数目就会大打折扣,很有可能一小时只能看到两三颗。

当然,流星雨的流量是出了名难预测的,天琴座流星雨也不例外。1922年在希腊、1945年在日本,以及1982年在美国,都有观测者看到过天琴座流星雨爆发,流量达到每小时100颗左右。今晚的这场流星雨,没有人预测会出现爆发。不过,谁知道呢?!

绿火农场饲养的一只塞马尼鸡。(图片来源:Greenfire Farms)

澳门威利斯人手机版 51999年欧洲日食事件中,观测人员在法国拍摄到太阳日冕结构的场景,本次全食带扫过北欧与北极附近的日全食事件也是一次难度的观测机会。图片来源:Luc Viatour

怎么看才靠谱?

流星雨应该怎么看?@EasyNight 画的这幅漫画可以告诉你答案:

澳门威利斯人手机版 6流星雨要怎么看才靠谱?@EasyNight 画的这幅漫画可以告诉你答案。图片来源:EasyNight

所以,今晚后半夜的这场天琴座流星雨,你是打算看,还是不看呢?(编辑:老猫)

塞马尼鸡的产地是印度尼西亚,由于担心传播禽流感,美国农业部禁止从这个国家直接进口家禽。这些非比寻常的黑鸡因此很难进入美国,价格也变得十分昂贵。美国声誉最好的饲养者是绿火农场(Greenfire Farms),他们出售一对雏鸡就要价1000美元以上;一只出生仅一天、性别不明的鸡仔售价199美元,另外还要加上运输和处理费用。也有广告宣称有便宜的塞马尼鸡出售,但是相关的养鸡论坛却提醒鸡迷要小心上当:你大可以在ebay上订购鸡蛋,但结果可能孵出银色或棕色的假塞马尼鸡。

太阳物理学上的最大谜团:日冕高温

本次发生欧洲方向的日食事件显然也是一次千载难逢的观测时机,从近地面层到日地空间、再到太阳物理都被列入了研究计划。其中对太阳的研究比重可能更大一些,美欧的太阳物理学家们已经在斯瓦尔巴特群岛的天文台架设好设备,试图揭开太阳物理学上的最大谜团:为什么日冕拥有极端异常的高温?

日冕是太阳大气的最外层。太阳的热量来自核心的聚变反应,核心温度约1500万摄氏度,到了表面就只有不足6000摄氏度了——这都很正常。可是,从太阳表面继续向外进入太阳大气,温度却很快又开始上升,到了日冕区域温度已经高达100万摄氏度,局部可飙升到200万摄氏度,比太阳表面反而高出近300倍。这一反常高温从何而来?如果仅从我们熟知的热辐射、热传导等加热过程去探寻日冕高温之谜,明显无法得到真实的答案,隐藏在日冕异常高温背后的供能机制则更加变幻莫测。

认识日冕是一个长期的过程,直到1860年之后天文学界才逐渐形成统一意见,确认日冕是太阳最外的大气结构,而此前日冕一直被误认为是一种散射光。根据当前太阳物理学的研究成果,日冕被定义为太阳的最外层大气,分布在数倍太阳半径的空间内,充斥着由电子和离子组成的高温等离子体流。从图1中可以看出,日冕有些像太阳周围杂乱无章的“头发”,等离子体流在开放与封闭间相互演替的磁场控制下呈现出各种奇异的造型,时不时还会发生诸如日冕物质抛射等现象。

澳门威利斯人手机版 7图2.美国宇航局发布的日冕物质抛射想象图,抛射出的等离子体质量能够达到10的13次方千克以上,抵达地球后可影响电网、通信等领域。图片来源:NASA

日冕物质抛射是太阳大气中最壮观的现象级表演,当日冕结构变为环状或泡状时,抛射行为即将开始,等离子体会以数百千米每秒的速度冲向宇宙空间。在短短数分钟至数小时的时间内,抛射出的等离子体质量能够达到10的13次方千克以上,能够引发地磁暴、极光等现象,对地面电网、卫星通信构成极大影响。此现象在太阳活动的极大期每天都会上演,而且还不止一次,直到极小期才会正常一些,但每个月也要来那么几次,分外妖娆。

塞马尼鸡不是唯一的黑色鸟类,但是大多数其他黑鸟都有粉色的舌头和深褐色的眼珠,内脏也是正常的颜色。有少数几种鸟类天生就是黑色,它们因为遗传变异,羽毛或皮肤上沉积了较多色素。它们的羽毛比一般的鸟类要深,往往是棕色或烟灰色。   

日全食期间是观测日冕的绝佳机会

我们平时看到的太阳光基本上来自太阳的光球层,如果将光球层平均亮度设为1,那么日冕的亮度要低于十万分之一。日冕的光学辐射主要集中在内冕、E/L冕以及F冕上,厚度为2倍左右的太阳半径,由于日冕亮度太低,因此观测日冕需要借助一些特殊的仪器,比如日冕仪才能观测。日冕仪的工作原理其实比较简单,在望远镜前段增加一个挡板正好把太阳主体部分遮挡起来,这项技术可追溯到1930年代。在此后的半个多世纪内,人们不断改进日冕仪并将观测高度提升,从高海拔地区到探空火箭、高空气球,再到轨道平台,以获得更加“干净”的日冕图像。

不过研制日冕仪的技术要求较高,需要对日冕仪的光学系统进行详细设计,遮挡部件形成的衍射光和散射光都是令人头疼的问题,因此利用天然日全食事件研究日冕就成了最省心的途径。当月球把太阳完全遮挡时,就起到了望远镜挡板的作用,这时候只要用普通的观测设备就能对日冕展开研究了。如果说轨道级的日冕仪是高富帅的装备,比如太阳与日光层观测卫星(SOHO)卫星上造价不菲的LASCO大角度分光日冕仪,那么利用日全食观测日冕估计是既经济又实惠的方法了。

澳门威利斯人手机版 8拍摄平常状态的日冕需要借助一些特殊的仪器,比如日冕仪才能观测,在望远镜前增加一个挡板正好把太阳主体部分遮挡起来。图片来源:Brenden R.Clemson

澳门威利斯人手机版 9欧洲空间局Proba-3探测器通过2艘编队飞行观测日冕。图片来源:ESA

内脏变黑的现象称为“纤维色素增生”(Fibromelanosis),除了印尼的塞马尼鸡,它似乎只在其他三个品种身上出现:瑞典黑鸡(Bohuslän-Dals svarthöna),越南黑鸡(Black H’Mong)和乌骨鸡(Silkie)。这第三个品种很古老,它毛发蓬松,五根脚趾,鸡羽如同发丝。

日冕温度是如何飙升至百万摄氏度的?

日全食期间对日冕进行观测是太阳物理学家的必修课,除了跟着全食带跑之外,还能在工作之余体验异国风情,何乐而不为呢。本次最佳观测点斯瓦尔巴特群岛就是一处集冒险与旅游为一体的综合性体验圣地,有冰川、北极熊、抹香鲸以及各种高山植物,还可以看极光,非常让人羡慕。不过看似惬意的北极之旅其实并不轻松,天文学家们个个身负重任,其中一项任务就是揭开日冕超高温之谜,这是世界级的难题。前些年《科学》杂志对现代天文学之谜进行了排队,不用说暗物质、暗能量肯定高居榜首,可日冕超高温之谜也不差,进入了前八行列。

澳门威利斯人手机版,对日冕加热机制的研究在上个世纪40至50年代进入快车道,由于日冕在观测上被考虑为波的行为,而且热辐射与热传导机制又无法解释得清楚,因此当时科学家认为声波可能是日冕高温的作用因素。我们知道声波可在太阳大气中进行传播,当太阳色球层物质发生上下对流时,声波可将能量从底层带到上层,物质对流作用也会引发激波效应,进一步参与能量交换机制。不过这个理论寿命比较短,太阳周围的强磁场环境是不容忽视的存在,随着观测技术与轨道实验室项目的推进,美国宇航局将极紫外观测仪搬到了“天空实验室”上,距离地面400多公里,于是更加精细的日冕结构图像被拍到,来自太阳磁场作用的环状与泡状结构赫然显现,这说明日冕的加热机制与磁流体动力有关。

澳门威利斯人手机版 10美国宇航局的太阳动力学天文台(SDO)在2015年3月16日拍摄到两个冕洞暗斑。图片来源:NASA

当前的主流理论认为日冕物质中含有大量等离子体,因此加热机制不仅涉及到“磁”,还牵涉到“电”,日冕中的能量转化主要集中在电流和磁场耗散如何转变为热能的问题上。磁重联被认为是磁流体动力框架下对日冕加热的重要机制,通俗地说磁重联就是太阳磁场局部“断开”后再“连接”的现象,这时候磁场的拓扑结构会发生变化,并产生新的具有较高弯曲度磁力线,进而对等离子体进行加速,在磁能瞬间释放的同时可转化为动能和热能。从中可以看出,磁重联确实具备了一定的供能条件,在太阳磁场中存储着大量的能量,要知道太阳耀斑的能量来自于太阳磁场,且磁重联对日冕物质喷发起到决定性的作用,磁场重新连接的过程伴随着物质喷发。

当然日冕的高温之谜与各种加热机制是分不开的,并不是单一的加热方式,尤其是在太阳周围百花齐放的磁场背景下,每一种加热机制都对日冕的百万度高温有一定的贡献。需要注意的是,日冕能量耗散是非常快的,可达到每平方米数百瓦的规模向宇宙空间释放,因此其加热方式也应该由一种来主导,否则不可能一直维持百万度的高温。在本次北极地区日全食的观测中,科学家希望观测到磁流体动力学的微小结构,以便验证何种机制来补充日冕的能量损耗。

此外,日食事件中还可以对掠日彗星和水星轨道之内的小天体进行观测,如果全食期间有彗星从太阳附近通过,降低的太阳亮度有助于我们发现它们。同理,运行在水星轨道内侧的小天体也可以在日全食期间被发现。值得一提的是,本次全食带可抵达北极圈内,这时候北极圈内正好处于极夜与极昼之交的时期,当全食带扫过北极时,北极的人们也正好度过了了长达6个月的极夜,迎来第一缕阳光,这个巧合发生的概率大约为50万年一次。国内一些天文爱好者也抵达了斯瓦尔巴特群岛,共同享受这难得一遇的日全食盛宴。(编辑:Ent)

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