不得了，天文知识增加了！ | 第20期

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面对未知的宇宙，

人类永远是个好奇的孩子。

“不得了，天文知识增加了！”【第20期】

Q1：

盛夏的微笑【提问】月球背面是什么东东？

A：

自有记载以来，月亮就总以它凹凸有致、特征突出、明暗分明的一面示人，仿佛昭示着天球的永恒。懵懂的人类曾称其不可示人的一面为月背（“Dark side of the moon”或者“月の裏側”）。但这些神秘与浪漫随着年代的推进逐一破碎——曾为人憧憬与仰望的月亮，不过是同地球类似的石头球而已，月球背面也被发现同它的正面一样，是粗糙、充满环形山的不毛之地。

左：由苏联 Luna-3 拍摄的首张包含月背的影像，这使得月背很多特征命名都来自苏联；右：美国月球勘探轨道器（LRO）影像镶嵌的月背高清图像。注意左图左侧深色其实还是靠近正面的月海，而两张图的北半球都可见月背的莫斯科海，你能看出两张图的关系吗？

虽然同样是环形山遍布，月球背面与正面还是有许多显著的不同，这些区别总体上被称为月球的二分性（dichotomy），是月球研究的重要课题之一。二分性主要体现在：①深色月海分布背面少于正面；②月表高程背面高于正面；③月壳厚度背面大于正面。

月球正面背面地形的直观比较，数据为嫦娥一号高程图叠加在灰度影像上，黄色代表高海拔，蓝紫色为低海拔。左侧为月背的高地，中间下侧为东海多环盆地，右侧暗色为月球正面的风暴洋，可见月背相对正面撞击坑更多、高程更大、反射率更高。/ 嫦娥一号发布数据，笔者合成

因此如果你到月球背面旅游，映入眼帘的将更多是崎岖、明亮的斜长岩高地。另外月背具有对地球的电磁屏蔽，丰富的撞击坑可能能为未来建设月基低频射电望远镜提供良好基础。

关于二分性的另一个有趣事实是月球正面比背面更富钍（Th）。如上图所示，Th > 3 ppm 的区域多集中在月球正面（图像中央）的撞击坑附近，对这一异常目前并没有被完全解释。/ quickmap.lroc.asu.edu

答案的最后，抛开复杂的地质难题，我们仍有机会欣赏月背的亮丽风光——由目前人类在月背的唯一信使：嫦娥四号及玉兔二号倾情提供~

由玉兔二号拍摄的展开低频射电频谱仪天线的嫦娥四号着陆器全貌。嫦娥四号着陆在位于南极艾特肯盆地的冯卡门撞击坑中，这里的地貌相对月背整体相对平坦许多。/ 中国探月

玉兔二号月球车在月背留下的车辙印，是月背首次印上文明的印记。有趣的是，科学家可以从这些车辙的状态及深度推测出当地月壤的机械及物理性质。/ 中国探月

玉兔二号在第九月昼获取的全景相机快视图，画面中是遍布月表的碎石。可见缺乏流体风化的月球表面石块更为棱角分明，大小更不均一，与河畔的鹅卵石显著不同。这些石块的来源一般是碰撞冲击或更大石块的热胀冷缩破碎。/ 中国探月

【智能（zhàng）机器人：可是兔子不会说话啊。】

Q2：

风中静荷【提问】地球大约百分之七十都是水，为什么叫地球而不是水星？（叫水星才最合适）

A：

地球表面的百分之七十都覆盖着水，而地球上水圈的总质量高达1.4百兆吨，但实际上水只占到地球总质量的0.023%，因此水在地球上的占比很小，从题主的角度来看，地球应该叫土星（确信）。

不过实际上古人给水星命名的时候非常单纯，看着大概是什么颜色就以之命名。由于五行之说盛行，五行又分表五色，因此辰星色玄（银灰色）就命名为水星，荧惑色赤就命名为火星，其他行星亦是如此。

水星 /

不过按照题主提供的命名思路，火星开始以内的行星恐怕都得叫“土星”，木星以外的通通是“气星”……太阳？嗯，妥妥的“火星”~

【智能（zhàng）机器人：气星气气！】

Q3：

12【提问】FAST射电望远镜每天的工作是什么，科学家每天都只是在处理数据吗？

A：

咳咳，FAST的一天：

8:00 开机，检查系统，看一下今天的工作清单

8:30 根据清单开始观测

中国500米单口径球面射电天文望远镜

（FAST，Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope）

……

才不是这样呢。

在整个电磁波段，因为大气层或者电离层的原因，只有可见光（红外）和射电波段才能够被地面的望远镜探测到。这两个能被看到的波段，也就是我们常说的大气窗口。在白天，太阳光被大气散射，覆盖全天，别的星星发出的光全淹没在太阳光中，因此可见光波段的天文观测只能在夜晚进行。射电波段与可见光不同，太阳虽然也会产生射电波段的辐射，但是并不会散布全天，射电望远镜一整天（白+黑）都是可以工作的。

各式望远镜工作频道 /

我们的FAST也是如此，除了必要的维护以外，现在正在007（晚上12点观测到第二天晚上0点，一周7天）进行观测，昼夜无休。

在FAST如此高强度的工作下，随之而来的就是海量的数据。天文是依赖观测的科学，处理数据是科学家们工作不可避免的一环。尽管如此，更重要的是数据背后隐藏的科学，这也是天文学家们更感兴趣的内容。新的现象、新的物理、新的科学，正随着FAST的观测与数据处理一步步被科学家们发掘。

【智能（zhàng）机器人：望远镜反卷联盟迫在眉睫。】

Q4：

黄泓【提问】人突然暴露在太空中能存活多久？会不会像电影那样禁受不住体内的压力而爆炸？还是直接冻成冰棍？

A：

先上结论：坚持不了太久，但比你想象中要久一些；对于第二个问题，爆炸倒是不至于，时间足够长的话可能会冻成冰棍。

如果哪天你在太空中不幸被扔出舱外，第一件要做的事情就是呼气给肺部卸压。接着很快你就会感觉到自己的全身皮肤开始水肿，此外根据美国宇航员Jim LeBlanc的说法，你还会感觉到自己的舌头上有液体开始沸腾。这十几秒的时间里你尚能保持清醒，如果此时你被迅速带回舱内的常压环境里，也许还有抢救的空间。

宇航员在太空行走 /

但如果你不太幸运，一直就这样被暴露在舱外，等待你的将是意识丧失、窒息、休克、减压病、组织撕裂等随之而来的对身体更为严重的症状和损伤。数分钟后，你将在医学上被宣布死亡，成为一具漂浮在太空中的尸体。

在真空环境下你体内的水确实会快速气化，但为何你没有像一个气球一样炸开呢？这要归功于人体最大的器官——皮肤。人的皮肤是相当有韧性的，尽管在这个过程中它也会被快速产生的大量气体鼓起来，它还是可以维持一个基本的大致形态不破裂。

联盟11号飞船在返回过程中减压阀被震开，气密性被破坏，返回舱内在约半分钟的时间里迅速减压（类似被突然扔出舱外）。三位苏联宇航员均壮烈牺牲，事后医生对死因的判断是窒息以及急性减压导致的体液沸腾，但三名宇航员的遗体仍然完好，并未出现因爆炸导致大块碎裂的情况。

至于会不会被冻成冰棍，答案是会，但不是马上。因为在太空环境的真空条件下，人体热量的散失只有热辐射这个途径。相比起热对流和热传导，热辐射的散热效率是很低的。因此你的体温一开始可能会快速降低到一个能够引发失温症的温度（35 ℃，看着离37 ℃不远，但是足以快速致命），但要降到冰点可能就要经历相当长的时间。不过和地球上不一样的是，由于在这个环境下没有微生物分解你的尸体，你的尸体在太空中可能能像阿姆斯特朗的脚印那样保存个几百万年。

【智能（zhàng）机器人：法老表示赞赏。】

Q5：

Niki【提问】为什么会有彩色的星空图，而用望远镜去看却是一片黑白？

A：

这是一个很有意思的问题哦。

首先，我们要明白，真实的天体确实是色彩斑斓的。因为宇宙中的光大部分都是由像太阳这样的恒星发出，既然太阳光可以使得地球上的物体呈现五彩斑斓的颜色，不难想到，同样的道理也适用于其它恒星发出的光。

土星图像 / Wiki

再深入一点说，色彩的产生其实是因为人眼对不同波长的光有不同的感受器。人眼的视觉感受器能察觉到的光的波长范围大概是300到700nm，波长越长，颜色越红。那么，假设某个恒星发出的光包含了这个波长范围内的光，我们从理论上说就可以看到有颜色的恒星。这个颜色很大程度上取决于恒星的温度，依据黑体辐射，温度越低，颜色越红。

那么为什么望远镜看到的总是黑白的呢？这是因为通常情况下我们用望远镜观察的天体是距离我们非常遥远的。这时候，由于光子数太少，达不到视觉感受器的探测阈值，所以就直接被解读为黑白的了。这就好像晚上关灯之后，你很难看清楚你房间中物品的颜色。换句话说，如果你用望远镜看一些比较近的天体，比如土星，你还是能看到颜色的。

一个由红绿蓝三个波段合成彩图的实例。图中是一个椭圆星系。 /

最后，我们说一下那些真彩色的星空图是怎么来的。

其实是借助了滤光片和计算机的帮助。人们在拍摄天体时，可以用不同的滤光片。滤光片的作用是：只让某个特定波长的光通过。拍好了之后呢，再把不同波滤光片下拍摄的图片用计算机算法进行合成，就得到了彩色的图片啦。需要指出的是，这种情况下合成的色彩是“真实”的，也就是说，假设光子数足够多，你看到的图像就应该是合成之后的那样。

【智能（zhàng）机器人：五彩斑斓的黑。】

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感谢奇怪天文知识智囊库的倾囊相助 / Echo Dimi 徐鹏晖 何紫朝

科学审核 / 苟利军

策划 / 黄京一 怀尘 编辑 / 怀尘 猫又

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