科普天文讲座 (3) - 行 星 系 统 之 多 样 性 及 形 成

天 文 学 家 已 经 发 现 了 超 过 250 个 环 绕 其 他 恒 星 的 行 星 系 统 。

许 多 这 些 系 统 的 结 构 与 我 们 的 太 阳 系 不 同 ， 包 括 非 常 接 近 恒 星 的 类 木 行 星 ， 高 椭 圆 度 的 轨 道 ， 及 共 振 轨 道 。 讲 者 将 会 讲 解 这 些 发 现 怎 样 改 变 了 行 星 系 统 形 成 的 理 论 。

香港太空馆与香港大学学生会天文学会合办

地点：太 空 馆 演 讲 厅

讲者：李 文 恺 博 士 ( 香 港 大 学 地 球 科 学 系 副 教 授 )

日期：2008 年 11月 8 日 ( 星 期 六 )

时间：下 午 3 时 至 4 时 30 分详情可参阅以下网址：

香港大学学生会天文学会金禧纪念讲座系列

科普天文讲座 (1) 量度宇宙：从科学探索到通识思维 

在 天 朗 气 清 的 晚 上 ， 仰 首 观 天 ， 不 期 然 被 繁 星 点 点 的 夜 空 吸 引 著 。 这 股 吸 引 力 燃 起 了 无 数 年 青 心 灵 对 宇 宙 探 索 的 渴 望 。 立 志 投 身 科 学 研 究 工 作 ， 为 揭 开 浩 瀚 宇 宙 的 神 秘 面 纱 作 出 贡 献 。

宇 宙 是 怎 么 浩 瀚 呢 ？ 太 阳 距 离 我 们 约 1 亿 5 千 万 公 里 ， 与 毗 邻 恒 星 相 距 4.3 光 年 ， 本 星 系 群 直 径 1 千 万 光 年 ， 可 观 测 宇 宙 的 边 缘 距 离 我 们 有 140 亿 光 年 之 遥 。 在 这 些 枯 燥 乏 味 的 数 字 背 后 ， 原 来 往 往 是 一 个 个 迂 回 曲 折 的 故 事 。 科 学 家 在 探 索 的 历 程 中 ， 有 时 候 凭 藉 高 瞻 远 瞩 和 无 比 毅 力 ， 克 服 重 重 困 难 ， 获 得 了 重 要 的 发 现 ； 有 时 候 却 茫 无 头 绪 ， 枯 坐 多 年 。 科 学 家 的 努 力 ， 加 深 了 我 们 对 宇 宙 的 认 识 ； 而 他 们 探 求 过 程 的 宝 贵 经 验 ， 更 有 不 少 地 方 值 得 我 们 参 考 和 学 习 。

香港太空馆与香港大学学生会天文学会合办

地点：太 空 馆 演 讲 厅

讲者： 彭 金 满 博 士 ( 香 港 中 文 大 学 物 理 系 导 师 )

日期：2008 年 10 月 18 日 ( 星 期 六 )

时间：下 午 3 时 至 4 时 30 分

详情可参阅以下网址：

香 港 大 学 学 生 会 天 文 学 会 金 禧 纪 念 讲 座 系 列

在九月二十七日下午16:43分，神七太空人翟志刚在与刘伯明及景海鹏协作下，在茫茫太空中走出中国人的第一步，并展示中国国旗，象征中国航天科技迈向新领域发展和突破。

图片引用自http://hd.cctv.com/special/C22070/17/index.shtml 

除实现太空行走外，翟志刚出舱后, 通过解锁提拉，把在飞船外的实验样品拿到手里，带回返回舱内。

当中的步骤看似简单，但实在却十分困难，以下为太空行走的网上片段:

引用自http://hk.youtube.com/watch?v=7W8U1KMm7Gc

固体润滑剂实验小百科:

 

实验的目的是为了把这些经过太空暴露的材料 (固体润滑剂)，带回地面的实验室进行化学研究，观察空间环境对材料的作用，同时还将把它们与地面进行模拟实验的材料进行对比。研究有关物料对抗紫外光的关系。

原来神舟飞船和航天员并不象是在电视画面中的静止状态，其实是在高速转动，一秒钟相对地球来说走八公里。但为什么在飞行时，看不到太空人翟志刚在加速飞行呢?

这都是由于惯性的关系。

但惯性是什么?

据牛顿第一运动定律，惯性是一切物体在不受任何外力的作用下，总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。

物体之所以保持静止或匀速直线运动，是在不受力的条件下，由物体本身的特性来决定的。物体所固有的，保持原来运动状态不变的特性叫惯性。物体不受力时所作的匀速直线运动也叫惯性运动。

在互联网上，亦有不少介绍惯性的物理现象短片，以下便是其中一些例子:

七个惯性实验:

引用自http://video.google.com/videoplay?docid=3493831395462934634&hl=zh-TW 

有趣的FLASH动画::

故此，在神舟太空船高速运行时，太空人在舱外的速度也是达至相同速度的，故在神舟飞船的拍摄时， 太空人与飞船均是在静止状态。

其实，早在三百年前，伽利略也曾经专研过这个问题，故牛顿曾经说过： “我是站在巨人的肩膀上才成功的。 ”这句话就是针对伽利略的。所以牛顿概括了前人的研究结果，总结出了著名的牛顿第一定律。
引用自http://baike.baidu.com/

以下为惯性与物理的一些发展历史:

力与运动

·         两千多年以前，人们开始注意运动与力的相互关系

·         亚里斯多德认为没有力的作用物体就要停下来

·         伽利略认为物体一旦有了速度，除非有外力作用不然速度不会改变。

·         牛顿把伽利略的结论加以延伸

牛顿第一运动定律：若物体不受外力作用或所受外力和为零，则静者恒静，动者恒作等速度直线运动。

延展阅读:

在太空里，航天员在飞船上时，能坐享其成拥有这个高速，而在太空微重力条件，无动力的飞行状态下，即便宇航员脱离飞船被“抛入”太空时，他依旧能够靠惯性运动，继续享有这样的高速绕地球运动，因此相对于地球，宇航员太空行走的速度和他在舱内行走的速度是一致的。

（据“金陵晚报”报导） 引用自http://www.hljnews.cn/

 相关网址:

1.        惯性

2.        惯性、惯性现象案例- 惯性、惯性现象课件

3.         阿Samn的物理课本

4.        在初中课堂上教授惯性和反作用力的一些实验设计

在九月二十五日九时十分，长征二号F型运载火箭点火，神舟七号飞船在酒泉卫星发射中心升空。透过不断的分段攀升，中国航天将达至前所未有的新一页。

图片引用自中国网 china.com.cn　

在火箭升空的一刹，透过逃逸塔等的分离,应用高速喷出热流的反作用力，带动火箭的推进力。这都是应用牛津第二及第三定律的成果。

图片引用自Tsiolkovsky rocket equation - Wikipedia, the free encyclopedia

但除此以外，火箭升空的背后，不能不提及有关主宰火箭运动最重要的方程序—Tsoilkovsky火箭方程。是于1903年由前苏联科学家Konstantin Tsoilkovsky所提出，方程指出火箭可获得的速度，纯綷由火箭本身的质量、携带燃料的质量及燃料的喷射速度决定。透过应用公式，便能准确计算火箭升空所需的速度及燃料质量等。

以下为Tsoilkovsky火箭方程的一些基本内容:

英文版:

Tsiolkovsky’s rocket equation, or ideal rocket equation is named after Konstantin Tsiolkovsky, who independently derived it and published in his 1903 work^[1], considers the principle of a rocket: a device that can apply an acceleration to itself (a thrust) by expelling part of its mass with high speed in the opposite direction, due to the conservation of momentum.

The equation relates the delta-v with the effective exhaust velocity and the initial mass and the end mass of a rocket.

For any such maneuver (or journey involving a number of such maneuvers):

where:

m₀ is the initial total mass, including propellant, in kg (or lb)

m₁ is the final total mass in kg (or lb)

v_e is the effective exhaust velocity in m/s or (ft/s) or

is the delta-v in m/s (or ft/s)

引用自Tsiolkovsky rocket equation - Wikipedia, the free encyclopedia

在解释有关火箭方程，互联网上有对此方程作深入浅出的讲解短片:

 引用自(物理_火箭方程序 - AOL Video)

在相关火箭及其方程教学资源上，教育局和中大理学院提供了以下优质的教

材:

航天器动力系统 - 火箭引擎

地球与太空

各教师亦可制作简单的火柴火箭，使学生更易理解有关方程及原理。

可参考专题活动：火柴火箭

随中国航天技术发展，有关技术亦将不断提升，有科学家亦提出应用天梯进行太空探索，令人们能更快奔向天际。

图片引用自<Space elevator>

相关资料及延展读:

Space elevator

Ideal Rocket Equation

物理教案－火箭

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今日是天文学爱好者的重要日子，因为将会出现罕见的日全食现象，包括香港在内的中国部份地区都可以观察得到。

日期：2008 年 8 月 1 日

时间： 18:43-19:03 HKT

太阳位置：（香港）西北偏西，仰角4度

观察方法：投影法

（香港天文台资料：八月本港出现日全食）

届时世界各地的天文网站将会进行直播：

Less than 24 hours from now, the sun and Moon will meet, converging to produce a solar eclipse. The narrow path of totality stretches from arctic Canada, across Greenland and Siberia, to millions of waiting eyes in populous China. NASA TV will broadcast the event beginning Friday, August 1st, at 6 am EDT. Don’t miss it!

• live webcasts: from China, from China, from China, from Russia, from Norway
• maps and timetables: #1, #2
• previous eclipses: March 19, 2007; March 29, 2006; Oct. 3, 2005;
• Submit your images

(SpaceWeather.com 资料：GET READY FOR THE SOLAR ECLIPSE)

延伸阅读：

Solar eclipse — Wikipedia

 文章引用自 <有札> –天狗食日

土星环倾角的改变，主要是因为太阳、地球与土星之间相对位置的改变所造成的。

转载自天文科学教育馆