一顆畸形行星的擺盪
這種圓周運動當然會產生強大的離心力,使得地球的"紙袋"在赤道部位向外膨脹,一如牛頓在17世紀證明的。其必然結果就是兩極的扁平化。故此,我們的地球實在不算是一個完整渾圓的球體;嚴格說,它應該被稱為"扁球"(ote spheroid)。地球的赤道半徑是3963.374英裏,比兩極半徑(3949.921英裏)多出約14英裏。
多少億年以來,地球扁平的兩極和膨脹的赤道,就一直跟奇妙的引力展開一場隱秘的數學互動。一位專家解釋:"由於地球是扁平的,月亮的引力總是把地球的軸引到一邊,使它傾斜,與月亮的軌道形成一直角。在較小的程度上,太陽也發揮類似的作用。"8
同時,赤道的膨脹——赤道周邊地區體積的增加——促使地球穩定在自身的軸上,如同迴旋器(gyroscope)的邊緣所發揮的作用一樣。
年復一年,在星際互動中,這種迴旋器效應防止太陽和月亮之間的"拔河"劇烈改變地球自轉軸的方向。然而,這兩個星體共同發揮的引力作用畢竟相當強大,足以迫使地球的軸"進動"(to precess)——在天文學上,這意味著地球的軸以順時針方向緩慢地擺盪前進,與地球的旋轉方向相反。
這樣的一種運行,是地球在太陽係中所表現的特徵。玩過陀螺的人不難理解這點;陀螺畢竟隻是另一種迴旋器。充分地、持續不斷地旋轉時,陀螺是直立的。可是,一旦它的軸偏離垂直方向,它立刻就表現出第二種行為:繞著一個大圈子緩慢地、固執地反向擺盪。這種擺盪——天文學上稱為"歲差"(precession)——改變地球的軸所指的方向,同時使它新近取得的傾斜角度保持穩定。
第二種比喻方式略為不同,但也許能進一步幫助讀者理解這個複雜深奧的天文現象:
1、想像地球漂浮在太空中,略為傾斜,和垂直線形成大約23.5度角,每24小時繞著自己的軸旋轉一次。
2、把地球的軸想像成一根粗大的堅實的樞軸(pivot)或輪軸(axle):它穿過地球的中心,兩端從地球的南極和北極凸出來,一路延伸進太空中。
3、把你自己想像成一個巨人,肩負特殊的使命,跨著大步走過太陽係。
4、想像你朝著傾斜的地球走過去(由於你是一個巨人,在你眼中,地球這個行星比水車的輪子大不了多少)。
5、想像你伸出兩隻手,抓住那根軸子凸出的兩端。
6、接著,在你想像中,你開始緩慢地旋轉軸子的兩端:一隻手推軸子的一端,另一隻手拉軸子的另一端。
7、你抵達時,地球自身已經在轉動中。
8、你的任務並不是幹擾地球自身的旋轉,而是賦予它另一種運動:被稱為"歲差"的緩慢、順時針方向的擺盪。
9、為了完成這個任務,你必須把軸子的北端往上推,在北半球繞著一個大圈子旋轉,同時,把軸子的南端往下拉,在南半球繞著同樣大的一個圈子旋轉。你必須使用雙手和肩膀,完成這個緩慢的迴旋動作。
10、提醒你:在你這個巨人眼中,地球雖然隻不過是一隻"水車輪",但它比你想像的要沉重得多——事實上,它是那麽的沉重,你必須花25776年時間,轉動地球軸子的兩端,完成一個"歲差周期"。(任務完成時,你會發現,軸子的兩端在天球中所指的方向,跟你抵達時一模一樣。)
11、哦,順便一提,既然你已經開始執行你的任務,我們最好跟你說清楚:你永遠不得離開工作崗位,因為當一個歲差周期結束時,另一個周期必須馬上開始,然後另一個……另一個……值到永遠永遠。
12、你可以把這一切看成太陽係的基本運作機製之一,也可以將它視為上帝的旨意。隨你便。
在整個過程中,當你緩慢地繞著天空推動地球的軸子時,它的南端會順序指向圍繞南天極的不同星體(有時候,當然會指向空無一物的太空),北端會順序指向圍繞北天極的不同星體。
這種情況有點像孩子們玩的"大風吹"遊戲。使一切不斷移動的,是地球的軸向歲差(axial precession)——巨大的引力和迴旋力造成的運動,具有規律性,利用現代儀器很容易推測出來。例如,現在的北極星(pris)是小熊座a型星(alpha ursaeminoris),但是,通過電腦我們可以精確計算出,公元3000年時占據北極位置的卻是天龍座a型星(alpha draco nis)。在古希臘時代,北極星是小熊座β型星(betaursae mi noris);到了公元14000年,它將變成織女星(vega)。
往昔的一大秘密
關於地球在太空中運行和定位的一些基本數據,我們不妨重溫一下:
●球軸略為傾斜,和垂直線大約成23.5度角。在41000年的周期中,角度的改變每一邊可達1.5度。
●每25776年,地球完成一個歲差周期。
●每24小時,地球繞軸自轉一次。每365天(實際是365.2422天),地球繞太陽運行一次。
●影響地球季節最大的是,地球沿著軌道運行時,太陽光線在不同的軌道點照射到地麵上的角度。
我們也必須記住,每一年有四個關鍵性的天文時刻,正式宣告春、夏、秋、冬季開始。這些時刻(或稱"基點")是冬至、夏至、春分、秋分,對古時候的人十分重要。在北半球,冬至在12月zi日來臨,是一年中白晝最短的一天,夏至則在6月21日出現,是一年中白晝最長的一天。南半球正好相反:冬季從6月zi日開始,夏季在12月21日來臨。
這種圓周運動當然會產生強大的離心力,使得地球的"紙袋"在赤道部位向外膨脹,一如牛頓在17世紀證明的。其必然結果就是兩極的扁平化。故此,我們的地球實在不算是一個完整渾圓的球體;嚴格說,它應該被稱為"扁球"(ote spheroid)。地球的赤道半徑是3963.374英裏,比兩極半徑(3949.921英裏)多出約14英裏。
多少億年以來,地球扁平的兩極和膨脹的赤道,就一直跟奇妙的引力展開一場隱秘的數學互動。一位專家解釋:"由於地球是扁平的,月亮的引力總是把地球的軸引到一邊,使它傾斜,與月亮的軌道形成一直角。在較小的程度上,太陽也發揮類似的作用。"8
同時,赤道的膨脹——赤道周邊地區體積的增加——促使地球穩定在自身的軸上,如同迴旋器(gyroscope)的邊緣所發揮的作用一樣。
年復一年,在星際互動中,這種迴旋器效應防止太陽和月亮之間的"拔河"劇烈改變地球自轉軸的方向。然而,這兩個星體共同發揮的引力作用畢竟相當強大,足以迫使地球的軸"進動"(to precess)——在天文學上,這意味著地球的軸以順時針方向緩慢地擺盪前進,與地球的旋轉方向相反。
這樣的一種運行,是地球在太陽係中所表現的特徵。玩過陀螺的人不難理解這點;陀螺畢竟隻是另一種迴旋器。充分地、持續不斷地旋轉時,陀螺是直立的。可是,一旦它的軸偏離垂直方向,它立刻就表現出第二種行為:繞著一個大圈子緩慢地、固執地反向擺盪。這種擺盪——天文學上稱為"歲差"(precession)——改變地球的軸所指的方向,同時使它新近取得的傾斜角度保持穩定。
第二種比喻方式略為不同,但也許能進一步幫助讀者理解這個複雜深奧的天文現象:
1、想像地球漂浮在太空中,略為傾斜,和垂直線形成大約23.5度角,每24小時繞著自己的軸旋轉一次。
2、把地球的軸想像成一根粗大的堅實的樞軸(pivot)或輪軸(axle):它穿過地球的中心,兩端從地球的南極和北極凸出來,一路延伸進太空中。
3、把你自己想像成一個巨人,肩負特殊的使命,跨著大步走過太陽係。
4、想像你朝著傾斜的地球走過去(由於你是一個巨人,在你眼中,地球這個行星比水車的輪子大不了多少)。
5、想像你伸出兩隻手,抓住那根軸子凸出的兩端。
6、接著,在你想像中,你開始緩慢地旋轉軸子的兩端:一隻手推軸子的一端,另一隻手拉軸子的另一端。
7、你抵達時,地球自身已經在轉動中。
8、你的任務並不是幹擾地球自身的旋轉,而是賦予它另一種運動:被稱為"歲差"的緩慢、順時針方向的擺盪。
9、為了完成這個任務,你必須把軸子的北端往上推,在北半球繞著一個大圈子旋轉,同時,把軸子的南端往下拉,在南半球繞著同樣大的一個圈子旋轉。你必須使用雙手和肩膀,完成這個緩慢的迴旋動作。
10、提醒你:在你這個巨人眼中,地球雖然隻不過是一隻"水車輪",但它比你想像的要沉重得多——事實上,它是那麽的沉重,你必須花25776年時間,轉動地球軸子的兩端,完成一個"歲差周期"。(任務完成時,你會發現,軸子的兩端在天球中所指的方向,跟你抵達時一模一樣。)
11、哦,順便一提,既然你已經開始執行你的任務,我們最好跟你說清楚:你永遠不得離開工作崗位,因為當一個歲差周期結束時,另一個周期必須馬上開始,然後另一個……另一個……值到永遠永遠。
12、你可以把這一切看成太陽係的基本運作機製之一,也可以將它視為上帝的旨意。隨你便。
在整個過程中,當你緩慢地繞著天空推動地球的軸子時,它的南端會順序指向圍繞南天極的不同星體(有時候,當然會指向空無一物的太空),北端會順序指向圍繞北天極的不同星體。
這種情況有點像孩子們玩的"大風吹"遊戲。使一切不斷移動的,是地球的軸向歲差(axial precession)——巨大的引力和迴旋力造成的運動,具有規律性,利用現代儀器很容易推測出來。例如,現在的北極星(pris)是小熊座a型星(alpha ursaeminoris),但是,通過電腦我們可以精確計算出,公元3000年時占據北極位置的卻是天龍座a型星(alpha draco nis)。在古希臘時代,北極星是小熊座β型星(betaursae mi noris);到了公元14000年,它將變成織女星(vega)。
往昔的一大秘密
關於地球在太空中運行和定位的一些基本數據,我們不妨重溫一下:
●球軸略為傾斜,和垂直線大約成23.5度角。在41000年的周期中,角度的改變每一邊可達1.5度。
●每25776年,地球完成一個歲差周期。
●每24小時,地球繞軸自轉一次。每365天(實際是365.2422天),地球繞太陽運行一次。
●影響地球季節最大的是,地球沿著軌道運行時,太陽光線在不同的軌道點照射到地麵上的角度。
我們也必須記住,每一年有四個關鍵性的天文時刻,正式宣告春、夏、秋、冬季開始。這些時刻(或稱"基點")是冬至、夏至、春分、秋分,對古時候的人十分重要。在北半球,冬至在12月zi日來臨,是一年中白晝最短的一天,夏至則在6月21日出現,是一年中白晝最長的一天。南半球正好相反:冬季從6月zi日開始,夏季在12月21日來臨。