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來自星星的你,都教授你到底來自哪顆星?

果殼網_96
・2014/02/18 ・3883字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 561 ・九年級

《來自星星的你》中風流倜儻英俊瀟灑無敵帥氣的男主角到底來自哪個星星?看天文學家怎麼來解讀熱門韓劇。

作者:靠天吃飯的徒弟

全智賢牽手盜賊聯盟中合作過的金秀賢演出的電視劇《來自星星的你》最近火的不能再火。

教授身份大解密

外星人都敏俊(金秀賢飾)教授在地球上生活了四百年,服過24次兵役,見證了韓國房地產業的發展,從事過醫療、金融、法律等各種高端洋氣的行業,還做過捕快。哈佛大學畢業,有學位收集癮和古董收集癖,熱愛打麻將和釣魚,非常有錢。當然在看過教授大人的臉和擁有八塊腹肌的美好肉體之後(都教授第一集就洗過澡了),那些就都不重要了。

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雖然有專業粉絲質疑過,李氏朝鮮時代實施從母法,教授想混跡民間頗為不易。但是想想,教授作為一個有超能力的外星人,弄張假身份證是多麼容易簡單的事。於是參與討論的妹子們都釋然了,改歡欣地討論教授大人歷經二戰、韓戰硝煙是怎麼把那些古董字畫一樣樣的保存下來的。並且感嘆都教授選擇人員複雜流通迅速的漢城生活,真是大隱隱於市啊。

昨天晚上教授大雪紛飛中暫停時間的一吻,令廣大女觀眾虐心致死,網路上不少女生振臂高呼非君不嫁。嫁人好歹要知根知底,那麼英俊帥氣多金又有超能力的都教授到底是哪裡來的呢?

在第一集裡,教授這樣說:

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我們首先忽略字幕組彗星的誤會,認為都教授的家鄉如他自己所說,是一顆氣候、環境與地球差不多的行星。因為行星本身不發光只是反射恆星的光,所以普通光學觀測對於太陽系外行星可以說毫!無!辦!法!也就是說,所有我們能看到的星圖上閃閃發光小星星的都是恆星。所以,都敏俊xi,您標出來的那顆也是恆星。當然,很有可能教授標出來的是他所在行星繞轉的恆星。那麼真的有編號 kmt184.05 的恆星嗎?

星星的編號,自有體系

德國天文學家約翰·拜耳(Johann Bayer,1572-1625)於1603年在他的星圖《測天圖》(Uranometria)中,首先有系統的為許多亮星命名, 以一個希臘字母像是α、 β、γ、等等做前導,後面伴隨著拉丁文所有格的星座名稱。拜耳命名恆星1564顆。

例如,中國傳統星宿命名法中的畢宿五命名為金牛座α,它的意思就是在金牛座排序為第一顆的恆星。單一個星座可能包含50顆甚至更多的恆星,但是希臘字母只有24個,當這些字母用完之後,開始使用小寫的拉丁字母:因此便會有船底座s和半人馬座d等名稱。在星星數量極多的星座內,最終使用到大寫的拉丁字母,像是天蠍座G和船帆座N。拜耳使用的最後一個大寫字母是Q。

基本上每個星座中排名較前的恆星都是亮星,比如近年來拉動暑假消費的牛郎星(天鷹座α)和織女星(天琴座α)。原因無他,觀測手段有限,亮的更容易被觀測到,但並不意味著拜耳是以亮度排列恆星名稱。

隨著人類觀測水準提高,越來越多的恆星被發現,拜耳命名法名稱數量有限的問題催生出了新的恆星命名法──弗蘭斯蒂德(John Flamsteed,1646-1719,英國天文學家)命名法。該方法與拜耳類似,除了以數字取代希臘字母外,每顆恆星還是以數字和拉丁文所有格的星座名稱結合在一起。但實際上,弗氏編號只涵蓋到在大不列顛可以看見的星星,因此偏向南天的星座都沒有弗氏編號。於沒有佛蘭斯蒂德命名法的南天肉眼可見恆星,古德(Benjamin Apthorp Gould,1824-1896,美國天文學家)命名法由於相對星表目錄編號的名稱更為直觀而仍然在使用,是的,這是第三種恆星命名法。比如,南天的球狀星團杜鵑座47的編號來自約翰·波得(Johann Elert Bode,1747-1826,德國天文學家);鄰近的波江座82不是弗蘭斯蒂德命名法而是古德命名法的編號。

星雲成了解謎的鑰匙

實際上,kmt184.05 不是國際天文學界認可的恆星編號。所以,我們無法判斷都教授到底從哪裡來的。不過,這並不代表我們對教授家鄉的探索就此終止,回顧教授給出的那張星圖,我們可以驚喜的看到日本人民的老朋友──光之星雲M78,根據主創設定,那是奧特曼出生的地方。這就意味著,不是,當然不是去問奧特曼就行……這就意味著,我們可以在專業天文軟件上以M78為參考位置找到教授星,並標示出它的位置。實際上,大部分天文光學觀測就是從試拍並根據證認星圖尋找目標星開始的。

借用拜耳《測天圖》來教大家在夜空中找到教授星。教授星位於全天最好找的星座——獵戶座,就在腰帶左上。
借用拜耳《測天圖》來教大家在夜空中找到教授星。教授星位於全天最好找的星座——獵戶座,就在腰帶左上。

下面是一張 60’×60′ 大小的星空圖,這裡的「′」是角分,代表以地心為原點對應空間位置的張角。圖中標出的就是真實星空認證圖中的教授星。赤經05:45:28.56,赤緯-00:14:47.9。

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繼續放大這張圖,我們驚喜的發現,教授星並非一顆恆星而是一對雙星。

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這一對恆星最早出現在HD星表中,編號為HD290865。亨利·德雷伯星表(The Henry Draper Catalogue),縮寫為HD,是哈佛大學天文台編纂的世界上第一個收錄恆星光譜的大型星表,涵蓋了全天最暗達到9等的恆星(大部分分佈在北天)。編號沒有按照之前命名法的先例,而直接採用HD+數字為恆星命名。HD星表的第一部分發佈於1918年-1924年,發布了編號為1-225300號的恆星,然後在1937-1949年發布了第225301-359083號恆星,對照教授星的編號,屬於補充發布的第二部分。而後,很有可能隨著觀測水平提高,這一對雙星被分辨開,於是在2010年發布的UCAC3星表中這對雙星被標註為3UC180-026979和3UC180-026980。UCAC3的全稱是《美國海軍天文台CCD天體照相星表第三版》(The Third US Naval Observatory CCD Astrograph Catalog),此星表收錄了全天100,766,420顆恆星的數據。

直到最近,智利歐南天文台的科學家們才宣稱他們找到一顆圍繞兩顆恆星旋轉的巨大天體。如果教授星真的是一個雙星系統,那就意味著教授的行星上將會有兩個太陽升起。

雙星系統從構成上來說分為兩種,光學雙星和物理雙星。光學雙星只是兩顆星在地球上觀測時看起來很接近,但是彼此之間沒有物理關係。實際上這樣的光學雙星可能互相距離非常遠,超過幾十萬光年。另一種就是物理雙星,這是真正自成物理系統的雙星系統。物理雙星因為其特質又分為目視雙星,觀測中能清晰分辨兩顆星相的雙星系統;分光雙星,距離很近,軌道傾角較大,所以只能依靠光譜譜線的周期性多普勒位移來判定的雙星系統;和食變雙星,這種雙星系統兩顆星在運動時互相遮擋,只能通過測光的周期性變化判定。

天文學家哈雷(沒錯就是命名哈雷彗星的那口牛人),早在1718年就發現了天狼星的自行。從此科學界開始意識到,我們所認為的“恆星”其實並不是完全不動。恆星的位置會相對某一個固定的春分點的赤經赤緯隨時間平均變化,這就是恆星自行。1834年科學家發現天狼星的自行不是直線而呈波浪起伏。到了1862年,在天狼星軌道附近找到了天狼星8.64等的伴星,遠遠暗於天狼星本身-1.47等。這兩顆星的質量分別為2.28個太陽質量和0.98個太陽質量,體積卻相差很遠。是的,天狼星的伴星,天狼星雙星系統的另一顆恆星,最終被證實為人類發現的第一顆白矮星。

望遠鏡裡的天狼星雙星系統,左側那個小圓點就是天狼星的伴星,一顆體積相當於地球,質量接近太陽的白矮星。
望遠鏡裡的天狼星雙星系統,左側那個小圓點就是天狼星的伴星,一顆體積相當於地球,質量接近太陽的白矮星。

那麼,教授星真的是一個令人興奮的目視雙星系統嗎?教授的母星上真的有兩個太陽升起落下嗎?我們查閱了《736對目視雙星曆表和視軌道總表》,遺憾的是,教授星並未收錄其中,教授圈出來的只是一對光學雙星,它倆只是看起來近而已。

到此,我覺得都教授本人,深感於他對部分地球女性的巨大影響力,基於自我保護的原則給出了錯誤的編號和含糊的標記,以避免發瘋的觀眾朋友對該星球上的無辜群眾造成不必要的生活困擾。人類現在對系外類地行星的探索才剛起步不久,測量手段有限。一些系外行星是在凌恆星(就是從地球和恆星間飛過)時,擋住恆星,引起恆星光譜變化被發現的。以這種方式被發現的系外行星多為氣態行星,體積足夠大。更多的,天體測量學家們嘗試通過在太​​空中架設高精度望遠鏡,測量恆星因行星繞轉的擾動而引起的自行變化來發現類地行星。

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總之,以現階段人類的科技水準,想要騷擾到都敏俊教授的同胞,幾乎是絕無任何可能的。但是,該行星所在星系大概隨著人類觀測水準進步可能大大增加地球占星事業的複雜程度。

離我們最近的類地行星遠在12光年以外,其氣候條件與地球也相去甚遠,外星人都教授的家更是遠的雲深不知處。於是都教授,與其耗費時間在漫長的星際旅行中,不如,留下來陪著這些花痴的女觀眾,一起慢慢的變老吧。

最後,有觀眾指出,教授本人其實是北韓間諜……這個,好吧,這個解釋其實也相當合理!!

 

參考文獻:

  1. The Henry Draper Extension Charts: A catalogue of accurate positions, proper motions, magnitudes and spectral types of 86933 stars[J]. Nesterov VV; Kuzmin AV; Ashimbaeva NT; Volchkov AA; Roeser S.; Bastian U.
  2. The Orbit of Visual Binary ADS4396=A2657[J]. RRde Freitas Mourao.; OCTravares.; MRNunes.
  3. 天文學導論[R]. 黃克瓊.;胡中為.;陳再載璋.;
  4. Planets,Stars,And Galaxies[R]. SJInlis
  5. 736對目視雙星曆表和視軌道總表[R]. 閻林山.; 儲宗元.; 潘大钑.
  6. Transit Probabilities for Stars with Stellar Inclination constrains[J]. TGBeatty.; Sara.Seager.
  7. 2013年中國天文學大會天體力學與天體測量分會場STEP報告
  8. 拜耳命名法
  9. 佛蘭斯蒂德命名法
  10. 古德命名法
  11. http://ultra.wikia.com/wiki/Ultraman_Wiki

轉載自果殼網

 

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地球軌道上最大的衛星——國際太空站

臺北天文館_96
・2022/01/24 ・4522字 ・閱讀時間約 9 分鐘
  • 文/徐麗婷|政大應用物理所兼任助理教授

國際太空站(International Space Station,ISS)是地球軌道上最大的衛星,也是太空中最大的人造物體,其大小約有一個足球場這麼大,有時候我們從地表用肉眼就可以看到它快速地在夜空中劃過。國際太空站在距離地球表面 400 公里高的低地球軌道上運行,並且以每秒約 7.7 公里的速度繞行地球。以這個速度繞地球一圈只需要 93 分鐘,所以太空站每天會繞行地球 15.5 圈(這也表示太空站上的太空人每天可以看 15 次以上的日出與日落)。

圖 1. 由奮進號太空梭(Endeavour)於 2010 年執行任務時所拍攝的國際太空站。圖片來源/NASA

冷戰時代的太空競賽

設置國際太空站的目的,主要是作為太空實驗室、天文臺,以及為未來可能的月球和火星登陸計劃提供運輸、維護和中繼站的服務。在 2010 年美國國家太空政策中,國際太空站更被賦予了為商業、外交和教育服務的額外目的。

然而,最初設立太空站的想法,其實是源自於冷戰時期美國與蘇聯的太空競賽。蘇聯在 1980 年代已經率先發射了模組化的太空站到地球軌道上,而美國政府擔憂蘇聯擁有比美國更強大的核武攻擊力量,因此在 1984 年提出了「戰略防禦計畫」,又稱為「星戰計畫」(Strategic Defense Initiative, 或稱 Star Wars Program),其目標是要建造太空中的反彈道飛彈系統,以阻止敵方的洲際飛彈和太空飛行器。美國太空總署提出的自由號太空站(Space Station Freedom)計劃就是這個「星戰計畫」的一部分,雷根總統更在 1984 年宣示將在 10 年內完成太空站的建設。

但是由於太空站預算龐大、加上 1986 年挑戰者號太空梭的爆炸意外,太空站計劃不斷地被延宕。一直到 1991 年蘇聯解體後,冷戰正式結束,美國和蘇聯的太空競賽也失去了意義。冷戰結束後,美國總統柯林頓於 1993 年宣布結束自由號太空站的計劃。同年,在美國副總統高爾的推動下,美國太空總署開始與俄羅斯聯邦太空總署協商合作建立太空站的構想,這也促成了兩國初步的太空合作計畫:「太空梭–和平號計劃」。

國際太空站的前身:太空梭–和平號計劃(1993–1998)

國際太空站的成立主要分為二個階段:第一階段是從 1993 到 1998 年,由美國太空總署(NASA)和俄羅斯聯邦太空總署(Roskosmos)所合作的「太空梭–和平號計劃」(ShuttleS–Mir Program),而這個計劃也可以說是國際太空站的前身(見圖 2)。

圖 2. 1995 年,俄羅斯「和平號」太空站(Mir)和美國的太空梭「亞特蘭提斯號」(Atlantis)對接。圖片來源/wiki

其中俄羅斯在 1986 年升空開始興建的和平號太空站(space station Mir),是世界上第一個模組化的太空站,也是第一個讓人類可以長期居住的太空研究中心。在這個「太空梭–和平號計劃」其間,NASA 一共執行了 11 次太空梭任務,並且派了 7 名美國太空人長駐在和平號上(累計將近 1000 天)向俄羅斯太空人學習長時間的太空生活經驗、操作太空站、太空漫步訓練、和進行各種科學實驗。其目的就是為了建造之後的國際太空站而作準備。

2001 年,因為和平號太空站的設備老化且缺乏維修經費,俄羅斯聯邦太空總署決定將其墜毀於地球大氣層,而其碎片則是掉入南太平洋海域中,結束它長達 15 年的太空服役生涯。

國際太空站(1998–現在)

國際太空站目前由五個太空機構聯合運作,包括美國太空總署(NASA)、俄羅斯聯邦太空總署(Roscosmos)、日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)、加拿大太空總署(CSA)和歐洲太空總署(ESA)。最初在命名國際太空站時是提議稱之為「阿爾法太空站」,但是俄羅斯方面並不贊成「阿爾法」(Alpha,α 是希臘字母表裡的第一個字母)這個名字,因為「阿爾法」有表示「第一個」的意涵。事實上俄羅斯的和平號才是第一個模組化的太空站,所以他們認為國際太空站的名字應該稱作「貝塔」(Beta,β 是希臘字母表裡的第二個字母)會更合適。在各國商談之後才決定直接定名為「國際太空站」(International Space Station)。

1998 年 11 月,國際太空站的第一個模組:俄羅斯的曙光號功能貨艙(Zarya)發射升空;同年 12 月,美國的團結號節點艙(Unity)發射進入軌道並與曙光號連接;2000 年 7 月,俄羅斯的星辰號服務艙(Zvezda)升空與太空站連接。星辰號服務艙主要是提供太空人的生命維持系統,包括太空人睡眠的區域、健身器材、飲用水裝置、廚房設備、廁所以及其他衛生設施。這些設備都是為了 2000 年 11 月首批登上國際太空站的太空人做準備。(圖 3 的三張照片可以看到最初三個模組陸續建構太空站的演進。)

圖 3a. 1998 年從奮進號太空梭上拍攝的曙光號功能貨艙(Zarya),這也是第一個升空的國際太空站組件。圖/Wikipedia
圖 3b.1998 年從奮進號太空梭上所拍攝的曙光號功能貨艙(Zarya)和團結號節點艙(Unity)。 圖/NASA
圖 3c. 2000 年從亞特蘭提斯號太空梭上所拍攝的曙光號功能貨艙(Zarya)、團結號節點艙(Unity)和星辰號服務艙(Zvezda)。圖/Wikipedia

國際太空站的架設工作一直持續到 2002 年。不幸的是,在 2003 年發生了哥倫比亞號太空梭(Columbia)的失事事件,NASA 停飛了所有的太空梭,國際太空站的建設也因此受到拖延。在太空梭停飛的兩年半裡,太空人的物資完全依賴俄羅斯聯盟號(Soyuz)太空船的輸送,一直到 2005 年 NASA 太空梭才再度重返太空。之後太空梭連續運送了大量的桁架與太陽能板到太空站上組裝(見圖 4)。日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)於 2008 年也加入了建造國際太空站的行列,陸續在太空站增設了希望號實驗艙(Kibo);2012 年,美國太空探索科技公司(SpaceX)發射了第一艘商業用太空船飛龍號(Dragon spacecraft)。

圖 4. 2006 年,太空人正在安裝桁架,桁架是用來安置太陽能板和艙外機器的結構。圖/Wikipedia

國際合作太空站的組裝

目前國際太空站的空間大小約為 1,000 立方公尺,總質量約 41 萬公斤。整個站體長約 108 公尺,寬約 74 公尺(大概是一個足球場的大小)。要建造完整的太空站,需要 40 多次的太空飛行任務才能達到。到 2020 年為止,NASA 太空梭一共執行了 36 次任務來運送國際太空站的模組,另外負責運送模組的還包括俄羅斯的質子號(Proton)和聯盟號(Soyuz)運載火箭,以及美國太空探索科技公司的「獵鷹 9 號」(SpaceX Falcon–9)。太空站的模組主要是先在地面上建造完成,再運送到太空中組裝。

下面列出一些規模較大的太空站模組:

  • 曙光號功能貨艙(Zarya,於 1998 年11 月升空)
  • 團結號節點艙(Unity,於 1998 年 12 月升空)
  • 星辰號服務艙(Zvezda,於 2000 年 7 月升空)
  • 命運號實驗艙(Destiny Laboratory Module,於 2001 年 2 月升空)
  • 協和號節點艙(Harmony,於 2007 年 10 月升空)
  • 哥倫布號實驗艙(Columbus orbital facility,於 2008 年 2 月升空)
  • 日本希望號實驗艙(Japanese Experiment Module,又稱 Kibo,於 2008~2009 年間分批發射升空)
  • 綜合桁架結構與太陽能板(於 2000~2009 年間分批發射升空)
  • 科學號實驗艙(Nauka,於 2021 年 7 月升空)

國際太空站在繞行地球的過程中,高度會逐漸下降。為了維持太空站的軌道高度,會以太空站的推進系統、或是以來訪的飛行載具引擎來提供推力,藉此推高太空站的軌道高度。太空站所在的低地球軌道上,同時也存在很多太空碎片。前面所提到的改變太空站軌道高度的方法,也可以應用在避開太空碎片撞擊的操作上(Debris Avoidance Manoeuver, DAM)。萬一太空站來不及執行 DAM 以躲避太空碎片,那麼所有的太空人將會集合到俄羅斯的聯盟號(Soyuz)太空船上,若太空站受到嚴重破壞時就可以緊急撤回地球。這樣的緊急疏散事件在 2009、2011、2012 和 2015 年都虛驚過一次,但只有進入聯盟號,沒有撤離。

圖 5. NASA 太空人 Nicholas Patrick 正在用太空漫步執行艙外任務,攝於 2010 年。圖片來源/wiki
國際太空站是怎麼運作的?影/YouTube

國際太空站上的實驗

由於國際太空站以高速繞著地球轉,太空站上的地心引力與離心力幾乎相互抵消。但是實際上,太空站上的重力環境其實並非是全然的「零重力空間」,而是還受到非常微小的重力影響,我們稱之為「微重力環境」(micro-g environment)。太空站設立的其中一個重要目的,就是做為在微重力環境下的實驗室,其研究領域包括天文生物學、天文學、氣象學、物理學、材料科學和太空天氣等。

在微重力的環境下研究植物生長、流體力學、材料合成、燃燒現象和結晶過程等,都有助於科學家更加了解在無重力下的各種物理現象。例如,圖 6 是非常著名的火焰實驗:在太空中燃燒的火焰會因為在微重力的環境下變成圓形的。另外一個重要的實驗,是研究長期在太空中生活對人體的影響,包括肌肉萎縮和骨質流失等問題。研究顯示長時間的太空旅行可能會造成太空人有重大骨折的風險,所以現在太空站上裝有為太空人設計的健身器材,讓太空人每天都能有固定的運動量,以防止肌肉萎縮及維持人體循環系統的健康運作。

圖 6. 左:在地表上的火焰形狀。右:在微重力環境下的火焰形狀。圖/Wikipedia

國際太空站的未來發展

在太空站上的各項實驗與儀器測試,對於 NASA 即將執行的重返月球計畫以及之後的火星登陸計畫尤其重要。除了累積在太空中操作與維修各種儀器的經驗之外,對於微重力、宇宙輻射和隔離對太空人身心健康的長期影響,也能研究出較可行的應對之道。

到 2010 年為止,國際太空站所花費的金額已經高達 1,500 億美金,遠遠超過了最初的預算。雖然很多人對國際太空站未來的持續運作抱持著反對的意見,但是基於考量到未來重返月球與登陸火星的計畫,2018 年美國國會還是通過相關法案,確定延長國際太空站的使用期限到 2030 年。

YouTube 相關影片:

NASA/JSC 專家 陳啟明談「國際太空站」:人類地球之外的家。影/YouTube
國際太空站的組裝過程 。影/YouTube
太空人的日常生活 。影/YouTube
國際太空站從太陽前方飛越而過 。影/YouTube

參考資料:

  1. International Space Station
  2. Shuttle–Mir program
  3. Assembly of the International Space Station
  4. Strategic Defense Initiative
  5. 福爾摩沙衛星二號 10 週年專題報導-4

 

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