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小蜜蜂

太阳系黄道面是否与银河系的银道面处于平行?或是有多大的夹角?



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如果这是一道考试题的话,那么答案是60°。不过,这个问题的有趣之处在于,你能亲眼在夜空中见证这个角度。


如果你生活在灯火辉煌的不夜城中,也许难道得见到“天淡银河垂地”的景象。不过,有赖于传说故事与星空摄影师,我们每个人都知道夜空中那由无数恒星形成的光带——银河。

但是,在有些星空照片中,你还能找到除银河外的另一条光带。在北半球,它出现在春天日落后的西方或是秋天黎明前的东方,从地面向苍穹延伸,有时甚至能和银河交叉形成“X”形。


2014年10月1凌晨在西班牙加那利群岛拍摄到的呈X形的星空,X的一捺是银河,在X的一撇中醒目的亮星为木星,从下往上分别为狮子座、巨蟹座、双子座和金牛座。图/Damian Peach

中世纪的波斯诗人和天文学家欧玛尔·海亚姆在他的名著《鲁拜集》中,曾把这种现象称作虚假的黎明。也曾有人以为,这是由地球气体尾巴中的原子和分子被激发而发出的光,或者是太阳的大气层。但目前我们知道,这条光带是由于太阳系中的尘埃散射与反射阳光形成的。

这些尘埃来自破碎的彗星和小行星,越靠近太阳越是稠密,向外一直延伸到火星轨道附近,被称为黄道云。当它们向地球坠落时,则会形成流星雨和微陨石。尘埃弥散于行星轨道面上下,其形成的光带也反应了行星轨道面、或者说黄道的位置,因此被称为黄道光。

形成黄道云的尘埃颗粒的直径在数微米至上百微米之间,彼此之间大约相隔上千米。2015年,“罗塞塔”号飞船上的二次离子尘埃光谱仪(COSIMA)的分析表明,行星际尘埃主要可能来自是木族彗星(远日点在木星附近的彗星)。

黄道指太阳在天球上视运动的轨迹,除太阳外,所有的行星也都在这条轨迹上下运动。月球运动形成的白道与黄道非常接近,平均夹角为5°左右。在夜空中,我们所熟悉的黄道十二宫,其实就是位于黄道附近的12个星座。因此,只要你沿着黄道光观察,就能够迅速识别各大行星、月亮与十二宫。同样,对于我们来说所看到的X形的夹角,就是黄道面和银道面的夹角。


由于约接近太阳则尘埃越是浓密,因此黄道光在接近太阳的地面部分较宽且明亮,越向天顶则越窄越暗,有人称之为金字塔形或手指形。这张照片拍摄于欧南台位于智利的甚大望远镜。需要注意,南半球观测黄道光的时间与北半球相反。

通过黄道光,我们了解到地球所在的太阳系所呈现的盘状结构;就如同在观赏银河时,就能觉察人类置身于盘状的银河系中一样。借助黄道光,我们相当于观测到了太阳系中的行星际尘埃;而在银河的图像中,甚至能够看到星际尘埃的面貌,那就是银河中的暗带。

花絮:著名的音乐人布莱恩·梅,在61岁时以对黄道光的研究获得了博士学位

撰文/孙天任 选自《科学世界》2017年第8期“Q&A”栏目

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