第八輯 宇宙（2）
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為什麼天文台大多設在山上
天文台主要是進行天文觀測和研究的機構，世界各國天文台大多設在山上。
我國的天文台也大多設在山上。如紫金山天文台，它就設立在南京城外東北的紫金山上，海拔267米。北京天文台設有5個觀測站，其中興隆觀測站海拔約940米，密雲觀測站海拔約150米。上海天文台在余山的工作站，海拔也有98米。雲南天文台在昆明市的東郊，海拔為2020米。
天文台的主要工作是用天文望遠鏡觀測星星。星星離我們都非常遙遠。一般恆星離我們都在幾十萬億千米以外，離我們最近的天體——月亮，距離地球也有38萬多千米。地球上的高山一般只有幾千米高，縮短這麼一小段距離，顯然是微不足道的。
地球被一層大氣包圍著，星光要通過大氣才能到達天文望遠鏡。大氣中的煙霧、塵埃以及水蒸氣的波動等，對天文觀測都有影響。尤其在大城市附近，夜晚城市燈光照亮了空氣中的這些微粒，使天空帶有亮光，妨礙天文學家觀測較暗的星星。在遠離城市的地方，塵埃和煙霧較少，情況要好些，但是還不能避免這些影響。
越高的地方，空氣越稀薄，煙霧、塵埃和水蒸氣越少，影響就越小，所以天文台大多設在山上。現在，世界上公認的三個最佳天文台台址都設在高山之巔，這就是夏威夷莫納凱亞山山頂，海拔4206米；智利安第斯山，海拔2500米山地；大西洋加那利群島，2426米高的山頂。
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知識點：天文台、天文觀測、大氣、微粒
為什麼天文學家要給星星拍照
拍照可以給我們留下美好的回憶和永久的紀念，那麼天文學家為什麼要給天上的星星拍照呢?原來，有很多天文現象瞬息突變，像超新星能在幾天之內光度突然增加到原來光度的千萬倍以上，又如流星在天空中一划而過，幾秒鐘就消逝；有些天文現象極其罕見，像日全食在一個地方平均要相隔200-300年才出現一次，而且一次最長不過幾分鐘時間，又如亮的彗星，要幾十年甚至更長時間才碰上一次。這些天象如果不拍下照片，長期保存，單憑人們的印象和記錄，就很少有科學價值。
天文現象的另一個特點是星光暗淡，在觀測恆星光譜時，需將這點微弱的星光分散在一條譜帶上，若要用眼睛直接看清每條譜線，是很困難的。如果通過天文望遠鏡拍下照片，星光雖弱，但底片感光有積累作用，加長曝光時間就可以彌補這一不足。給星星拍照還有一個好處，就是它能拍到紫外線和紅外線部分，超出了肉眼的可見範圍，這樣就擴大了我們觀測恆星光譜的範圍。
再說天空中繁星點點，多得使人眼花繚亂，無法應付。因此，天文學家在繪星圖、編星表時，用給星星拍照的方法，既客觀又準確。若用目視方法測繪上千萬顆星的位置，實在是難以想像。所以，給星星拍照是天文觀測中不可缺少的重要辦法。近代天文學中的重要發現，與此密不可分。
給星星拍照和我們一般拍照不大一樣。一般在拍人、拍景時，「咔嚓」一聲，一張照片就拍好，曝光時間很短，只有幾百分之一秒或幾十分之一秒。而給星星拍照則需幾分鐘乃至幾小時，曝光時間長是天文照相的一個特點。其次，天文台大都使用玻璃底片——乾片，因為天文台需要進行精密測量，比如測譜線的波長或測星星的相對位置，都要精確到萬分之一毫米，使用玻璃底片就不會變形。
當今數位照相機正在崛起，大有取代用膠捲的普通照相機之勢。原理與數字相機的基本相同的天文觀測設備，也正在逐步取代經典的天文照相術，但它們的工作目的還是一樣的，只是「拍照」的效果更好。
知識點：天文觀測、照相、光譜、科學價值
為什麼在南極和北極半年是白天，半年是夜晚
地球在圍繞太陽旋轉的時候,身體有點兒傾斜。地球的自轉軸並不和公轉的軌道平面垂直，它們相交成66.5度的角度。
每年春分，太陽直射地球的赤道。然後地球漸漸移動，到了夏天，日光直射到北半球來。以後以過秋分，太陽再直射赤道。到了冬季，太陽又直射南半球去了。在夏季這段時間，北極地區整天在日光照耀之下，不管地球怎樣自轉，北極都不會進入地球上未被陽光照到的暗半球內，一連幾個月看見太陽懸掛在天空。直到秋分以後，陽光直射到南半球去，北極進入了地球的暗半球里，漫漫長夜方才降臨。在整個冬季，日光一直不能照到北極。半年以後，等到春分，太陽才重新露面。所以北極半年是白晝(從春分到秋分)，另半年是黑夜(從秋分到春分)。
同樣的道理，南極也是半年白晝，半年黑夜。只不過時間和北極正好相反。北極白晝的時候，南極是黑夜。北極黑夜的時候，南極是白晝。
實際上，由於大氣折射的影響，太陽還在地平線下面半度左右的時候，日光就已經照射到地面上來。因此，北極在春分前兩三天，太陽光就已經照到地面。而秋分之後，也要過兩三天太陽才完全隱沒下去。所以北極的白晝要比半年長一些。同樣的道理，南極的白晝也是半年多一點。不過，由於地球公轉軌道不是正圓形，北極的白晝，比南極的還要略長一些。
正因為如此，在每年的春分和秋分前後幾天，在南極和北極，同時都可看見太陽，過著共同的白晝。相反的，在一年中的其他時間裡，南極和北極從來不會同時出現黑夜。
知識點：白晝、黑夜、南極、北極、大氣折射
為什麼在使用公曆的同時還要用農曆
我國現在使用的曆法有兩種，一種是國際上通用的公曆，也叫陽曆；另一種是我國特有的農曆，又稱夏曆。
公曆起源於古代埃及。地球繞太陽公轉一周的時間，即一個回歸年的長度是365天5小時48分46秒。為了日常生活的方便，1年所包含的日數應為整數，因此公曆取365天為1年，然後再採取置閏的方法來與回歸年的長度保持一致。公曆的置閏方法，使得它的歷年平均長度非常接近回歸年的實際長度，要經過好幾千年才相差1日。因此，公曆就把寒來暑往、季節交替非常準確地反映出來了。然而，公曆的月數和每個月中所包含的日數都是人為規定的，沒有任何天象的依據。
農曆實際上是一種陰陽曆，它是兼顧月相變化和回歸年兩個周期而編制的曆法。首先，它以月相變化一周的時間作為月的標準，這樣1個月的平均長度是29日12時44分2．8秒，農曆取29日為1小月，30日為1大月，12個月共354或355日。為了使它的歷年長度儘量與回歸年長度一致，採用置閏月的辦法，有閏月的年份包含13個月。這樣一來，農曆每年也與季節交替周期相近，並且農曆每月與月亮盈虧周期相符。這就是說，它的年和月兩個單位，都具有各自確定的天文意義。
農曆還有一個特點，就是設置了二十四節氣。節氣是根據地球繞太陽的公轉運動確定的，地球在公轉軌道上，每前進15°就算是1個節氣。這樣，地球1年繞太陽一圈360°，就有24個節氣。這樣看來，節氣和陽曆一樣，都是以地球繞太陽公轉為依據。因此，節氣是陽曆的，而不是陰曆的。節氣在陽曆中的日期都很固定。例如，春分都集中在陽曆的3月20日、21日、22日這三天；秋分則集中在9月23日、24日這兩天。據史書記載，自戰國時代以來，我國農民就開始根據二十四節氣來安排農業生產。
為什麼我們在使用公曆的同時還要使用農曆呢?
農業生產與二十四節氣的密切關係是原因之—。其次，農曆的月是一個朔望周期，航海和漁業、鹽業等一些部門的生產活動都離不開它。
農曆在我國已經有好幾千年的歷史了，可以說是家喻戶曉，婦孺皆知。特別是農曆中的一些節日，例如，春節、元宵節、清明節、端午節、中秋節、重陽節等等，早已成為我國人民傳統的節日，這也是目前我們仍然使用農曆的原因之一。
知識點：公曆、農曆、二十四節氣
為什麼下半夜看到的流星比上半夜多
我們看到的流星，有時多有時少，如果仔細觀測，就會發現下半夜看到的流星比上半夜多。這是什麼緣故呢?
在一般情況下，流星體在地球周圍空間的分布是均勻的，運動速度的大小和方向各不相同。假如地球沒有公轉和自轉，靜止在天空，那麼，從各個方向闖進來的流星數目應該大致相等。
由於地球以約30千米／秒的速度繞著太陽公轉，這就造成了不同時候出現的流星數目也不相同了。
上半夜，觀測者背向地球公轉的前進方向所能看到的流星，是那些運動速度比地球公轉速度大，並趕上地球闖入大氣層的流星體造成的。而在下半夜，觀測者面向地球公轉的前進方向，這時，地球追上的流星體，或者迎面來的流星體，一旦闖進大氣層，都能造成流星現象，所以看到的流星比較多。尤其是接近黎明的時候，遇到的流星最多。從黎明到中午這段時間中，流星同樣比較多，但因為是白天，陽光比較強，天空很亮，所以用肉眼和光學望遠鏡看不到流星。
知識點：流星、流星體、地球公轉
為什麼會出現獅子座流星雨
你看見過流星雨嗎？
曾在1833年11月17日夜晚，盛大的獅子座流星雨景象十分壯觀：流星像暴風雨般持續不斷地從獅子座朝四面八方輻射開來，一連好幾個小時，最多時每小時出現10萬顆流星。有人估計，那天晚上出現的流星至少有20萬-30萬顆。
從歷史上獅子座出現第一次流星雨極盛算起，一共有15次，它們出現的年份是：公元902年、931年、934年、1002年、1101年、1202年、1366年、1533年、1602年、1698年、1766年、1799年、1833年、1866年以及1966年。從上面的記錄，可估算出獅子座流星雨極盛周期基本上是33-35年。當然，其中也有不按規律的例子。
那麼，為什麼極盛周期會是33-35年或是它的倍數?
這就必須提到與獅子座流星雨聯繫在一起的1866年出現的「18661」大彗星了。這顆被命名為「坦普爾—特塔爾」的彗星的公轉周期平均是32．9年，在它環繞太陽運動的過程中，除了將殘餘物質散布在軌道各處，形成獅子座流星群之外，特別密集在其運行軌道的一個比較窄的地段內。地球在每年11月中旬穿越「18661」彗星和獅子座流星群的軌道，但由於「18661」彗星的公轉周期是33年左右，地球不會每次都遇上那個密集區，而是每隔33年左右遭遇一次。這就是說，每年11月17日前後，獅子座流星群只有少量流星，而每隔33年左右，會有一次盛大表演。
從近幾年獅子座流星雨的情況來看，流星數遠沒有預報的那麼多。據計算，2029年，獅子座流星雨的母體坦普爾一特塔爾彗星與木星相距很近時，有可能在木星巨大引力的作用下，偏離原來軌道，這樣的話，獅子座流星雨將會在不久的將來消失。
知識點：獅子座流星雨、彗星、軌道
為什麼會下隕星雨
夜晚，常常能見到天空中流星一閃而過，產生這種現象的流星體絕大多數都只有針尖般大小。流星體與大氣撞擊、摩擦、燃燒發光的同時，已成為灰燼。如果流星體比較大，沒有燃燒完，其殘餘部分墜落到地面附近時，又發生崩裂，大大小小的石塊般的東西就落到地面上，成為隕星。一次墜落的損星比較多的話，就被稱作隕星雨。
1976年3月8日，一場世界罕見的隕星雨降落在我國吉林省境內。
那天下午3時許，一顆有好幾噸重的隕星，在飛速墜入吉林市地區上空時，由於與稠密的大氣層相撞而燃燒、發光，形成一個耀眼奪目的大火球。火球很快分成一大兩小，由東向西魚貫前進，並發出巨雷般的爆裂聲和隆隆迴響，雷聲未停，大小隕星紛紛落地，像雨點般隕落在吉林市北郊和永吉縣、蛟河縣一帶，成為舉世罕見的吉林隕星雨。
吉林隕星雨是世界上分布最廣、數量最多、質量最大的一次極其罕見的隕星雨。「雨」區在東西方向上延伸達70千米，南北寬8千米多，面積達500平方千米。從事此項研究的工作人員在短短几天內，就收集到了100多塊質量超過500克的隕．星，至於較小的隕星碎塊和碎屑，簡直是無法計數。
這次墜落的隕星總質量在2600千克以上。其中，最大的「一號隕星」，是有史以來世界上收集到的最大的石隕星，它有1770千克。這塊隕石降落在永吉縣樺皮廠鄉範圍內。
知識點：隕星、隕星雨、撞擊、燃燒
為什麼在南極地區有那麼多隕星
隕星對於天文學家來說是極其難得的「天體標本」。誰也未曾想到，在沒有任何資料和線索的情況下，在生活環境特別惡劣的南極地區，科學家卻發現了大量的隕星。
1912年，澳大利亞的一支探險隊在南磁極西北不遠處威爾克斯地的冰雪中，發現了第一塊隕星。這塊隕星質量約1千克。以後又過了大約半個世紀，從1961-1964年，人們又先後在南極地區找到了5塊隕星。
自1969年以後的20年中，在南極地區發現的隕星數目增加之快，完全出乎人們的意料。先是日本南極探險隊於1969年在大和山脈地區發現的，到1976年為止，在200來平方千米的範圍內，收集到約1000塊隕星。1976年後，其他國家的南極考察隊又相繼在大和山脈、阿倫地區、維多利亞谷等地區發現大量隕星。到20世紀80年代末，整個南極大陸上找到的隕星總數已達七八千塊，而且，看來還有不少潛力可挖。
全世界原先收集的隕星，據統計，大約是從3000來次隕落中收集起來的，而數千塊南極隕星的發現，把隕落次數又增加了一半以上。十分可貴的是，南極隕星是在低溫、低濕度、非常清潔的條件下長期保存下來的，是一大批極為珍貴的科研料和標本。
在南極地區發現的隕星特別多，範圍又都比較集中。科學家發現，這些集聚在一起的隕星是各種類型的隕星。這一事實清楚地說明，這些隕星原來是分散在各處的，由於某種原因，如冰層長期而緩慢的流動，才逐漸會聚到幾個地區附近來的。
因為南極大陸中間部分的冰層比較厚，延伸至海岸逐漸變薄。打個比喻來說，整個大陸的冰層像個鐵餅。冰層很自然地從高處向低處滑動，儘管這種滑動是非常緩慢的，但正是這種緩慢的滑動把散落在各處的隕星，一點點地集中到比較靠近海岸的地區來。如果遇到高山、丘陵地帶，隕星的移動受到阻礙，便會就地停下來。
也許你覺得奇怪，這些極其難得的「天體標本」為什麼喜歡跑到南極大陸安家落戶?其實，這和極光一樣，是由於地球磁極的影響。再加上南極冰雪的覆蓋，很好地將這份天外禮物保存了起來。
知識點：隕星、南極、地磁
為什麼觀測火星的機會兩年才有一次
紅色的火星是最引人注意和研究的一顆行星了，可是，觀測火星的機會要隔兩年才有一次，為什麼呢？難道平常不能以它進行觀測嗎？火星是地球軌道外面的第一個行星，它繞太陽轉一圈是我們地球的687日，而兩顆行星接近後，到下一次再接近，需要2年零50天的時間。好比有兩個長跑運動員從起跑點上一起出發，甲跑一圈只要365秒，乙跑得慢點，得687秒。兩人同進起跑後，甲很快超過了乙，跑完一圈的時候，乙才跑了半圈多一點。甲開始跑第二圈，還是以同樣的速度前進，由於他的速度快，看起來他正從後面趕上乙。當甲快跑滿兩圈時，乙剛跑完第一圈。687秒過去了，甲繼續往前追趕，大約在起跑完780秒時又趕上了乙。地球和火星的情況也是這樣，地球繞太陽一圈得365日多，火星得687日。而每隔2年零50天，火星才有一次接近地球的機會，這種現象叫「沖」。在「沖」的時候，是觀測火星的最好機會。另外每隔15至17年，有一次火星特別接近地球，這叫「大沖」。在大沖的時候，觀測的機會特別好。
在沖的前後，地球同火星的距離也是有變化的，近到5千多萬公里，遠到1億來公里，這是由於他們的軌道並不是同心圓，軌道的某些部分彼此較接近，另外的地方就遠些。
知識點：火星、行星、同心道
為什麼火星看上去是紅色的
火星，似火一般在夜空發出火紅色的光芒。從望遠鏡中看去，火星宛若一團燃燒的火球。這一現象曾一直使古人迷惑難解，因此在中國古代，人們把這顆火紅的星星稱為「熒惑」。熒就是熒熒似火的意思。
那麼，火星為什麼會呈火紅色呢?
大家知道，火星是太陽系九大行星之一，行星是不會發光的，我們所看到火星火紅的顏色是它反射太陽光的結果。
據研究，火星表面的岩石含有較多的鐵質。當這些岩石受到風化作用而成為砂塵時，其中的鐵質也被氧化成為紅色的氧化鐵。由於火星表面非常乾燥，沒有液態水的存在，這使火星上的砂塵極易在風的驅動下到處飛揚，甚至發展成覆蓋全球的塵暴。1971年，當「水手9號」空間探測器飛臨火星上空時，就曾觀測到一次巨大的塵暴，塵暴先是從南半球開始，然後擴展到北半球，把整個行星都籠罩在塵埃之中。塵暴持續了幾個月之久，大氣中的砂塵才逐漸沉落，使火星表面恢復原來的狀況。正是這種反覆發作的塵暴，使火星表面幾乎到處都覆蓋著厚厚的氧化鐵砂塵，結果火星表面便呈現出紅色的面貌。在太陽光的照射下，火星在夜空中熒熒似火，發出火紅色的光芒。
知識點：火星、火星塵暴、氧化碳
為什麼人類要多次探測火星
在太陽系的九大行星中，火星和地球在許多地方十分相似：火星自轉一周是24．66小時，晝夜只比地球上的一天多40分鐘；火星自轉傾斜角也和地球相近，所以火星上也有春夏秋冬四季的氣候變化；火星上還有大氣層。
1877年，義大利天文學家斯基帕雷用望遠鏡發現火星上有許多細長的暗線和暗區，他把暗線稱為「水道」。有人乾脆把「水道」翻譯成英語的「運河」，暗區就成了「湖泊」。有運河就有智慧生命的大規模活動。於是，一個世紀以來，有關這顆紅色星球上的火星人和火星生命的傳說、猜測和探測不斷出現。眼見為實，只有對火星進行逼近觀測，才能徹底解開這些謎。20世紀50年代後，人類就開始了利用航天技術探測火星的努力。
早在1962年和1965年前俄羅斯和美國分別發射了「火星1號」和「水手4號」探測器，並首次給火星拍照。
1969年，「水手6號」和「水手7號」探測器觀測了火星南極，並且發現火星大氣中的二氧化氮含量高達95％。
1972年，「水手9號」探測器拍攝了7000多張火星照片，這些照片顯示了火星表面70％區域中的峽谷、火山和乾涸的河床。
1974年，前蘇聯發射的「火星5號」首次拍攝了火星的彩色照片。
「水手」系列探測器拍攝的大量照片表明，火星上根本沒有什麼運河。
那麼，火星上究竟有沒有生命呢?這必須對火星作進一步的了解，除了逼近觀測外，還必須作著陸探測。
1996年12月，美國發射「火星探路者」探測器。1997年7月4日，「火星探路者」經過7個月的旅行，行程4．94億千米，終於來到火星，並成功地在火星上的阿瑞斯平原著陸，同時向人類發回了1．6萬張照片。這是美國航天局跨世紀的一連串火星軌道和著陸探測計劃的開始。
1996年11月，美國發射「火星全球勘探者」飛船。「火星全球勘探者」在1997年9月進入火星軌道，這是人類成功地送入火星的第一個軌道器。
「火星探路者」終於找到了一些支持「火星生命說」的證據，從它發回的1．6萬張照片中科學家發現，幾十億年前，火星的阿瑞斯平原曾發生過大洪水，而現在的火星可能與地球一樣有晨霧，說明火星上有水，有水就可能有生命。而「漫遊者」的研究結果，證實地球上的一塊編號為「ALH84001」的隕星，可能來自火星，而美國航天局的科學家宣布，他們在這塊隕星中發現了可能存在原始生命的證據。這一研究仍在繼續。
知識點：火星探測、「火星探路者」、「火星全球勘探者」
為什麼有的彗星會消失
彗星就像是太陽系的「流浪者」，它們有的每隔一定時期回來一次，有的則一去不復返。每隔一定時期回來一次的彗星，叫周期彗星，它們環繞太陽沿著扁長的橢圓軌道運行；而那些一去不復返的彗星，則是非周期彗星，它們的運行軌道是拋物線或者雙曲線。科學家發現，有的周期彗星也會消失，這是什麼原因呢?
彗星在太陽系空間穿行時，常常會從某顆大行星的附近飛過，而受它們攝動的影響，運行軌道會發生改變。施加這種攝動影響的最主要「角色」就是質量較大的木星和土星。如果彗星受到的攝動很大，彗星的速度有可能增加很多，原來橢圓形軌道就會變成非橢圓，成為拋物線或雙曲線，周期彗星也就變成非周期彗星，它們就會一去不復回，成為「遺失」了的彗星。
周期彗星消失的另一個原因，就是因崩裂瓦解而成為流星群。作為彗星，它是消滅不見了，但作為流星群，它依然穿行於太陽系，有時還會化作壯觀的流星雨，在地球附近作一番精彩的表演。比拉彗星就是一個著名的例子。
另外，彗星每次回歸經過太陽附近時，由於部分物質化為氣體，形成彗發、彗尾、彗雲等，就會損失一部分質量，而使彗星變「瘦」、變「小」。科學家算了算，彗星每次回歸大約都要損失0．5％-1％的物質。如果這種估算正確的話，一顆彗星在回歸一二百次後，就將消耗殆盡，從此，這位「流浪者」也就在太陽系中消失了。
知識點：彗星、周期彗星、非周期彗星、比拉彗星
為什麼金星表面溫度特別高
金星離太陽比地球近30％左右，它表面溫度應該比地球高些，這是完全可以預料和理解的。可是，當科學家們通過觀測發現金星表面溫度竟高達465℃-485℃的時候，也感到有點驚訝。
什麼原因使得金星表面溫度如此高呢?
金星有著濃密的大氣層，它阻擋我們直接看到它的表面。只是在空間探測器接二連三地對金星大氣層和表面進行現場考察之後，它才逐漸揭開了自己的面紗，為我們透露了—些秘密。
原來，金星大氣中二氧化碳的含量達到難以想像的程度，在97％以上。大氣低層的二氧化碳含量高，達99％，幾乎全是二氧化碳了。而我們地球表面附近的大氣層中只含有約0．03％的二氧化碳，與金星比起來，實在太微不足道了。此外，金星大氣中還有少量的氮、氬、一氧化碳、水蒸氣等。
就在離金星表面三四十千米高空的大氣層里，存在著很厚的濃雲密霧。更加令人驚奇的是，這層濃雲竟是由霧滴狀的濃硫酸組成的。在地球上，硫酸是重要的化工產品，想不到它在金星上竟然是大量存在的天然產品。
金星大氣可以反射約76％的太陽光，使它在天空中顯得特別明亮。其餘24％的太陽光穿過金星大氣，照射到金星地面，本來的情況應該是，照射到金星地面的24％太陽光中，有一部分會從地面返回太空，可是，金星大氣層中濃密的二氧化碳卻起了阻礙作用，就像給金星蓋了一床大棉被。太陽輻射的熱量在金星表面附近越積越多，溫度也越來越高，達到了現在難以想像的程度，產生所謂的「溫室效應」。
地球大氣層中的二氧化碳含量儘管不多，但是，地球上每時每刻產生出來的二氧化碳可不少；如果長此以往面不採取有效的措施，後果將會是非常嚴重的。地球上的溫室效應已經成為一個重要的環境問題，金星無異給人類上了嚴肅的一課，向人類提出了警告。
知識點：金星、金星大氣、溫室效應、二氧化碳
為什麼太陽系中會有那麼多小行星
太陽系裡有什麼?一位天文學家曾巧妙地回答說：「一小簇大行星，一大簇小行星。」這句話的確抓住了問題的核心。太陽系中已經發現的大行星只有9顆，而從1801年發現第一顆小行星，到20世紀90年代末，已登記在冊和編了號的小行星已超過8000顆，還有更多的小行星有待進一步的證實。
大行星的這些「小兄弟」究竟有多少呢?據統計，總數當在50萬顆左右。其中的絕大多數都在火星與木星軌道之間運行，與太陽的距離集中在2．06-3．65天文單位。太陽系的這部分區域被稱為「小行星帶」。
為什麼在火星和木星軌道之間，聚集著那麼多小行星呢?
這個問題擺在天文學家面前已經有一二百年了，但迄今還沒有普遍承認的定論。
常提到的是一種「爆炸說」，它認為：小行星帶內原先是有一顆與地球、火星不相上下的大行星，後來，由於某種現在還不清楚的原因，這顆大行星發生了爆炸，炸裂的碎片就成了現在的小行星。但是，究竟從哪裡來那麼大的能量，居然能使整個大行星炸得粉身碎骨?炸飛的碎塊又怎麼能恰好集中在的小行星帶內呢?
有人提出了另外的觀點，認為原來這部分空間存在著直徑都在幾百千米以下的小行星，它們在長期繞日運動程中，難免會相互靠近，發生碰撞甚至多次碰撞，於是就了現在這樣大小不等、形狀各異的眾多小行星。碰撞說也有不能自圓其說的地方，如果有幾十個那麼大的天體在火星和木星的軌道間運動，就像是太平洋里有幾條魚在遊動，哪來那麼多碰撞機會呢?
近些年來，比較流行的是所謂的「半成品說」，大意是：在原始星雲開始形成太陽系天體的初期，由於木星的攝動和其他一些未知因素，使得這部分空間內本來就不多的物質更進一步減少，這樣，這些物質無法形成大行星，只能成為現在的「半成品」——小行星。
有關小行星的問題，雖然一時還沒有解決，但天文學家已經認識到，研究小行星對於我們弄清太陽系的起源問題是多麼重要!
知識點：小行星、小行星帶、爆炸說、半成品說
為什麼天文學家要研究河外星系
河外星系的發現，使人類清楚地了解了自己在宇宙中的地位，同時也使我們的視野邁向更加深遠的宇宙空間，這是人類在探索宇宙歷程中的重要一步。
現在我們知道，茫茫宇宙中分布著無數個像我們銀河系一樣的河外星系。它們是宇宙中最基本的單元，也是宇宙中物質最基本的表現形式之一。通過對河外星系形態、分布、運動以及起源與演化的研究，人們正在逐步加深對宇宙的認識。比如，從觀測上可以知道，河外星系彼此都在相互遠離，因此，科學家們推斷出，我們的宇宙起源於一次全方位的大爆炸。再比如，我們發現河外星系在空間的分布並不均勻，而是成群結隊，這說明在宇宙創生的時候，就有一些不均勻的「種子」，它們主導了宇宙的演化歷程，以至於形成如今我們看到的形形色色的星系世界。所以說，河外星系的研究是人類認識宇宙的一個重要環節。
另一方面，將視線再轉回到我們的銀河系。銀河系中有恆星、星雲以及各種星際物質，非常複雜，而我們地球所在的太陽系又身處其中，這就為我們研究銀河系本身造成了很大的困難。正所謂「不識廬山真面目，只緣身在此山中。」可我們知道，河外星系中有許多是和我們銀河系相似的，通過研究它們，就可以幫助我們了解銀河系本身。
知識點：河外星系、演化歷程、星系世界、銀河系
為什麼發射火箭要沿著地球自轉方向
大家都知道，跳遠運動員在起跳前，先要助跑一段距離；而擲鐵餅運動員，則是先轉上幾圈，再將鐵餅投擲出去。這都是利用慣性，使人在起跳前、鐵餅在出手時，就有了一定的初速度，可以比靜立著跳得更遠、投得更遠。
發射火箭之所以要順著地球自轉的方向，道理正跟跳遠和投擲鐵餅一樣，因為地球上的物體都隨著地球的自轉一起轉動。根據慣性原理，如果順著地球自轉方向發射火箭，火箭在離開地球時就已經有了一個初速度，這個初速度的大小就是地球自轉的速度。
地球由西向東自轉，地球自轉的線速度並不是全球各點都一樣的，越近南北極，線速度越慢；越近赤道，線速度越快。在南北極的中心點上，線速度幾乎等於0，可是在赤道上，線速度可達465米／秒。要使火箭繞著地球飛行不落到地球上來，那就需要使火箭達到7．9千米／秒的第一宇宙速度；要使它飛向月球，就需要達到11.2千米／秒的第二宇宙速度。要達到這樣的速度，當然首先要依靠火箭本身的推力，可是如果火箭在赤道上發射，那麼因為有465米／秒的初速度可借，火箭的推力略為小一點點，問題也不大。
當然，如果發射火箭的推力大到足夠的程度時，就不一定要借用地球自轉的速度了。不過無論從科學上、經濟上來考慮，沿著地球自轉方向發射火箭，借用地球自轉的速度總是有利而無弊。
知識點：發射火箭、地球自轉、借力
為什麼火箭發射採用倒數計時
1927年，一批早期的宇航愛好者在德國成立了宇宙航行協會。不久，他們接受了為一部科幻電影《月里嫦娥》製造一枚真實火箭的任務。但由於缺乏經驗，這枚真實的火箭始終未能製造出來，反而是製片商把一枚模型火箭先製造出來了。在拍攝影片的過程中，為了發射模型火箭，導演弗里茨·蘭首創了倒數計時的發射程序。這種計時程序，既符合火箭發射規律和人們習慣，又能清楚地表示火箭發射的準備時間在逐漸減少。
10分鐘準備，5分鐘準備……1分鐘準備，直到發射前10秒鐘，而後是10、9、8……3、2、1，起飛!這種倒數計時，會使人產生準備時間即將完結，發射將要開始的緊迫感覺。
電影成為這種發射模式的先導。之後，德國在20世紀30年代製成第一枚試驗火箭，以及40年代初研製「v-2」火箭時，都採用這種倒數計時的發射程序。40年代後，美國和前蘇聯研製的火箭和飛彈，發射時也都採用了這種程序。它把火箭在起飛前的各種動作按時間程序化，既嚴格又科學，真是「萬無一失」。
目前，世界各國的火箭、飛彈和太空梭的發射，自然就一直沿用這種倒數計時程序了。
知識點：火箭發射、倒計時、發射程序
為什麼一枚火箭可以發射多顆衛星
發射衛星的傳統方式是用一枚火箭發射一顆衛星。而用一枚火箭同時發射多顆衛星進入軌道，則是一種先進的航天發射技術。因為準備一次火箭發射，需要耗資數千萬元和歷時數年，工作量相當大，涉及範圍也十分廣，而且每次發射難免要承擔一定的風險。一箭多星就能以較少的代價取得較多的效益，所以它從一個方面代表了一個國家航天技術的新水平。
一箭多星技術一般採用兩種發射方式，其一是將多顆衛星一次投放，進入一條近似相同的運行軌道，衛星之間相距一定的距離；其二是利用多次起動運載火箭的末級發動機，分次分批地投放衛星，使各顆衛星分別進入不同的運行軌道。顯然，後者的技術就更為高超。為了實現一箭多星，需要解決許多技術關健。首先是要提高火箭的運載能力，以便把質量更大的數顆衛星送入軌道。其次是需要掌握穩定可靠的「星箭分離」技術，做到萬無一失。運載火箭在最後的飛行路線和確定最佳分離時刻，使多顆衛星在各自的軌道上「就位」。另外，還必須考慮運載火箭裝載多顆衛星難以穩定，多顆衛星和火箭在飛行中，所載的電子設備可能會發生無線電干擾等特殊問題。
最早實現一箭多星技術的是美國。1960年，美國率先應用一枚火箭成功發射了兩顆衛星。1961年，又實現了一箭三星。前蘇聯也多次用一枚火箭發射了八顆衛星。我國於1981年9月20日開始，用「風暴1號」火箭發射了三顆科學試驗衛星，成為世界上第四個掌握一箭多星的技術的國家，從1981年至今，已進行了12次一箭多星的發射，次次成功，分別一次把三顆衛星送入預定軌道，包括許多國外的衛星在內。這表明我國的一箭多星技術已達到相當高超的水平。
知識點：衛星發射、一箭多星、星箭分離技術
為什麼要製造和發射小衛星
當今地球的上空，越來越多地出現了小衛星，成為一道新的風景線。所謂小衛星，是指質量在500千克以下而功能與同類型大衛星相當的衛星。
微電子、微機械、新材料和新工藝等高新技術的發展，可以使衛星的體積、質量大大減小，而性能仍保持較高的水平。如美國一種名叫「觀測鏡」的偵察衛星，質量僅為200-300千克，在700千米軌道高度，對地面目標的解析度達到1米，成像帶寬度達15千米，工作壽命5年，功能已經相當於過去的大型偵察衛星了。
現代小衛星具有很多優點：首先是它的研製周期短，一般不超過兩年，而大衛星通常要七八年；其次是小衛星的發射方式靈活，既能由小運載火箭單獨發射，也可以「搭車」方式隨同別的衛星一起發射，或用一枚火箭發射多顆小衛星；最後是成本低，小衛星可批量在流水線上生產，單顆衛星的價格大大下降，而發射費用也較為低廉。
小衛星在應付突發軍事事件時，具有特別重要的價值。例如在1982年的英阿馬島戰爭和1991年海灣戰爭時，前蘇聯和美國都臨時發射了多顆小衛星，以快速獲取戰場信息。
除應用於軍事外，小衛星在民用領域也有廣闊的應用前景。不久前建成的「銥」系統，是全球第一座個人移動通信系統，相當於把地面蜂窩行動電話系統搬上了天，它就是由66顆小衛星組成的。今後，這類小衛星星座還會如雨後春筍般地多起來。
知識點：小衛星、「銥」系統
為什麼航天員要穿航天服
去太空旅行的航天員都要帶上一件航天服，那是為了適應太空環境的需要。太空環境十分險惡，大大小小隕星的襲擊，常常令航天員猝不及防；高空的輻射，會危害人體的細胞膜，干擾或終止細胞的抗疾病功能；還有太空中充斥著人類遺棄在那裡的太空垃圾，對航天員的生命也是一種威脅。為此，航天員需要嚴格的保護措施，才能去太空工作。
航天服是一件高科技的產品。它的作用除了防禦來自太空的侵襲以外，還有一套生命保障系統和通信系統。它能幫助航天員適應太空中溫度的急劇變化，使航天員有合適的溫度、氧氣和壓力，如同在地面上一樣舒適；在太空行走時，可以方便地與太空飛行器上的航天員通話聯繫。
航天服的設計者，可謂精心而周全。一般至少有5層。與皮膚接觸的貼身內衣又輕又軟，富有彈性，通氣又傳熱，內衣上安有輻射計量計，以監測環境中各種高能射線的劑量。內衣上的腰帶，具有生理監測系統，可隨時測定心率、體溫。
第二層是液溫調節服。衣服上排列著大量的聚氯乙烯細管，調節溫度的液體通過細管流動，溫度的高低可由航天員自己控制，有3個溫度檔次可供選擇。
第三層是有橡膠密封的加壓層。層內充滿了具有相當於一個大氣壓的空氣，保障了航天員處於正常的壓力環境，不致因壓力過低或過高而危及生命。
第四層是一個約束層。它把充氣的第三層約束成一定的衣服外形，同時也協助最外一層抗禦隕星的襲擊。
最外一層通常用玻璃纖維和一種叫「特氟隆」的合成纖維製成。它具有很高的強度，能抵禦隕星的襲擊，還具有防宇宙輻射的功能。
這樣複雜的一件航天服，它的製作代價當然十分的昂貴，大約一件在300萬美元以上。航天服一般很重，雖然在設計中，為了方便航天員的行動，關節部位有較高的靈活性，可是，穿著航天服對航天員來說仍是一個沉重的負擔。
知識點：太空環境、航天服、高科技產品
為什麼在太空中會發生失重現象
地球上的一切物體都受到地球的萬有引力，這稱為重力。重力的大小隨著高度的增加而迅速減小。太空飛行器在環繞地球運行或在行星際空間軌道上飛行時，它們遠離地球和其他星球，自然處於失去重力的狀態，這就是失重。當然，失重並非絕對沒有重力，只不過重力非常微小，所以失重也常稱作微重力。
失重是太空環境一個十分重要的特性。
在失重狀態下，人體和其他物體受到很小力的作用時就飄起來。利用失重，能在太空進行某些地面上難以實現或不可能實現的科學研究和材料加工，例如生長高純度大單晶矽，製造超純度金屬和超導合金以及製造特殊的生物藥品等。
失重為在太空中組裝結構龐大的太空飛行器(空間站、太空太陽能電站等)提供了有利條件。
當然，失重也會對人體有一定的傷害，這主要是航天員會患上航天運動病。這種病的典型特徵是臉色蒼白、出冷汗、噁心嘔吐，有時還會出現唾液增加、上腹部不適、嗜睡、頭痛、食欲不振和飄飄然的錯覺。長期失重還會導致人體骨質疏鬆和肌肉萎縮。為了防止和減緩航天運動病，首先要在地面上就加強航天員的訓練，增強體質；另外是在太空中重視體育鍛鍊，我們在電視上收看有關航天活動的實況錄像時，經常可以看到，太空中的航天員正在運動器械上活動身體呢。
知識點：重力、失重、航天運動病
為什麼在太空中會發生超重現象
在載人航天活動中，超重現象主要發生在太空飛行器的發射和返回過程中。為了把太空飛行器送入太空，目前一般都採用多級運載火箭。在第一級火箭開始燃燒時，由於整個火箭的自身重力很大，加速度是很小的，看上去是徐徐上升。隨著燃料的消耗，火箭重力逐漸減輕，加速度值逐漸加大，直到第一級火箭燃料耗盡，燃燒停止；接著是第二級火箭開始燃燒，重複上述過程；最後是第三級火箭的燃燒和加速。經過這樣三次的加速過程，一般可把載人太空飛行器加速到第一宇宙速度(7．9千米／秒)，進入繞地球的太空軌道。在這個加速過程中，載人太空飛行器上的設備和其中的航天員，自身的重力都會相應地增大許多，而處於超重狀態了。
同樣道理，載人太空飛行器在完成任務從太空返回地面時，也會出現超重現象。返回前，載人太空飛行器的返回艙先把底部朝前，然後利用反推火箭減小速度和降低軌道高度。在進入大氣層時，因受空氣的阻力而逐步減速。剛開始時，因高層大氣密度很小，減速值很小；隨著高度的降低，大氣密度逐漸增加，阻力逐漸加大，減速值也逐漸加大，並在達到最大值後開始減小，形成一個半正弦的曲線。因此，在返回過程中，載人太空飛行器及航天員，將第二次進入到超重狀態。
隨著航天技術的提高，延長了火箭的加速過程，火箭發射時的加速度已下降到地面重力加速度的5倍；而返回時的超重也大大減小。太空梭條件更好了，發射時超重峰值只相當於3倍重力加速度，返回時採用了滑翔式飛機般地載入，超重峰值不到重力加速度的2倍，一般健康的人都可以承受得了。
過大的超重對航天員的身體十分不利，因為人的體重突然增加了許多倍，無論是對心血管系統，還是對呼吸功能，以及人的工作效率，都會造成不良的影響。人能忍受超重的能力總是有限的，為了最大限度地減小這個影響，人們在載人航天活動中對超重採取了一些防護措施。
知識點：超重、重力、加速度
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