行星科學(xué)研究與星光公園建立的必要性

◎張昊

行星科學(xué)研究與星光公園建立的必要性

◎張昊

湖北省通山縣開(kāi)始建設(shè)九宮山星光公園，作為一名行星科學(xué)工作者，我相信這不但對(duì)于國(guó)內(nèi)的天文愛(ài)好者是個(gè)好消息，對(duì)行星科學(xué)知識(shí)在我國(guó)的普及乃至行星科學(xué)人才的發(fā)掘和培育，也都會(huì)有積極推動(dòng)作用。我想從以下幾個(gè)方面簡(jiǎn)單談?wù)劷ㄔO(shè)發(fā)展星光公園以及由此普及行星科學(xué)知識(shí)的重要性。

1 .為什么人類(lèi)要研究行星？

古希臘哲學(xué)家柏拉圖在他的《理想國(guó)》一書(shū)里記載了兩千多年前他的老師蘇格拉底和他的堂弟格老孔的一段對(duì)話，大意是蘇格拉底想知道年輕的格老孔對(duì)于人們研究天文學(xué)所持的態(tài)度，而格回答說(shuō)，天文知識(shí)對(duì)于理解季節(jié)、發(fā)展農(nóng)業(yè)和軍事行動(dòng)都有用處，因而值得研究。蘇因而揶揄說(shuō)，你為研究天文找出這么多實(shí)用的借口，是因?yàn)槟銚?dān)心社會(huì)大眾會(huì)指責(zé)你推薦人們?nèi)パ芯恳恍](méi)用的東西。我們今天回顧這段對(duì)話時(shí)能夠體會(huì)到，一方面，正如蘇格拉底所認(rèn)為的，天文學(xué)的研究是為了滿足人們好奇的求知欲，并不需要先找到一個(gè)實(shí)用的理由再去進(jìn)行；而另一方面，正如格老孔所指出，天文學(xué)有很多實(shí)際應(yīng)用，因而可以幫助推動(dòng)社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展。而今天人類(lèi)花費(fèi)巨大努力來(lái)研究行星科學(xué)和行星天文學(xué)，除了可以創(chuàng)造大量新知識(shí)外，還可以更好地幫助我們理解行星地球。

大眾觀星設(shè)備Meade LX200 GPS

例如，地球和其姊妹星金星雖然都處于太陽(yáng)系中的宜居帶內(nèi)，但前者大氣成份以氧氣為主，二氧化碳很少，表面平均氣溫在15攝氏度左右，而后者大氣主要成份為二氧化碳，導(dǎo)致其表面溫度高達(dá)400多攝氏度。人們發(fā)現(xiàn)，造成這個(gè)巨大差別的主要原因是金星缺乏地球上獨(dú)有的板塊運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致其大氣中的二氧化碳無(wú)法以地球上的碳循環(huán)方式被固結(jié)進(jìn)巖石中。而當(dāng)今人類(lèi)活動(dòng)所引起的二氧化碳排放增加是否可能產(chǎn)生災(zāi)難性后果，是人類(lèi)目前必須嚴(yán)肅面對(duì)的課題。再比如，很多天文愛(ài)好者可觀察到的木星大紅斑，是目前已知的太陽(yáng)系中規(guī)模最大的風(fēng)暴：其尺寸是地球直徑的三到四倍，風(fēng)速可達(dá)每小時(shí)400多公里，并且至今至少已穩(wěn)定存在數(shù)百年，而地球上最持久的風(fēng)暴不過(guò)最多存在幾星期。這是因?yàn)槟拘鞘菤鈶B(tài)行星，沒(méi)有陸地和海洋等風(fēng)暴的障礙物，因此可以說(shuō)大紅斑是最純粹的風(fēng)暴。如果人類(lèi)能透徹理解其形成和運(yùn)動(dòng)機(jī)制，對(duì)于理解地球的臺(tái)風(fēng)和颶風(fēng)會(huì)有巨大推動(dòng)作用。我們?nèi)粘Ｉ钪械睦影?，人們現(xiàn)在使用的手機(jī)、GPS和個(gè)人電腦等電子設(shè)備，都曾直接或間接受益于包括阿波羅等空間探測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行帶來(lái)的技術(shù)革命?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，每次深空探測(cè)項(xiàng)目實(shí)施所帶來(lái)的技術(shù)進(jìn)步，都有一些會(huì)在不長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)被轉(zhuǎn)化為民用。另外，監(jiān)測(cè)小行星和彗星對(duì)于保護(hù)地球不受災(zāi)難性的撞擊，都是十分重要的實(shí)用課題。

2 .對(duì)社會(huì)各界尤其青少年普及天文知識(shí)的重要性。

目前歐美日發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)射的無(wú)人探測(cè)器已遍及包括太陽(yáng)系八大行星、冥王星、矮行星、小行星和彗星在內(nèi)的太陽(yáng)系主要成員，而我國(guó)也已成功實(shí)施了三期探月項(xiàng)目，在不遠(yuǎn)的將來(lái)還將進(jìn)行從月面采樣等后續(xù)工程。而我國(guó)民眾對(duì)于行星科學(xué)知識(shí)的了解程度，和一些發(fā)達(dá)國(guó)家比是存在較大的差距的。比如，很多成年人以為從初一到十五月相的變化是由于月球被地球的陰影遮擋所造成的，冬天冷夏天熱是由于冬天地球離太陽(yáng)遠(yuǎn)而夏天地球離太陽(yáng)近造成的，等等。雖然這些錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)可能并不會(huì)對(duì)日常生活帶來(lái)什么負(fù)面影響，然而如果我們想到早在公元前6500年的古中非人已能夠根據(jù)月牙的朝向來(lái)識(shí)別季節(jié)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，而我們生活在21世紀(jì)的今天卻對(duì)于一些基本的天象知識(shí)一無(wú)所知，是否應(yīng)該感到有些慚愧呢？又比如，雖然我們都從課本上讀過(guò)，地球等行星無(wú)時(shí)不刻不在圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)，但我們每天親眼看到的卻是日月星辰在頭頂圍繞我們的地球在旋轉(zhuǎn)，你難道從來(lái)沒(méi)有感到過(guò)困惑嗎？其實(shí)，只要你使用一個(gè)最簡(jiǎn)單的小望遠(yuǎn)鏡，甚至如果你視力足夠好，都可以發(fā)現(xiàn)夜空中最亮的天體：金星，是具有類(lèi)似月相的“金相”的，而金星的月牙狀變化足已說(shuō)明，金星是在圍繞太陽(yáng)而不是地球在旋轉(zhuǎn)，否則無(wú)法產(chǎn)生我們所見(jiàn)到的金相。

有一個(gè)例子也許可以說(shuō)明美國(guó)民眾的天文科技素養(yǎng)。2009年秋我參加了北維州天文俱樂(lè)部（Northern Virginia Astronomy Club，www.novac.com）組織的一次會(huì)員義務(wù)勞動(dòng)，與其他成員一起將一臺(tái)由成員自行研發(fā)的全自動(dòng)望遠(yuǎn)鏡（robotic telescope）及簡(jiǎn)易圓頂進(jìn)行搬遷和安裝。我發(fā)現(xiàn)除了望遠(yuǎn)鏡本身（Meade牌）外，望遠(yuǎn)鏡和天文臺(tái)圓頂?shù)目刂葡到y(tǒng)以及遠(yuǎn)程操作軟件等，都是由這些非專(zhuān)業(yè)的業(yè)余愛(ài)好者在工作之余完成，這個(gè)觀察系統(tǒng)被安放在一個(gè)位于遠(yuǎn)郊的成員家的后院，所有成員均可在登記后被安排使用互聯(lián)網(wǎng)操作望遠(yuǎn)鏡對(duì)自己感興趣的星空進(jìn)行成像并傳輸圖像，而圓頂還具有遇雨自動(dòng)關(guān)閉等功能。更令NOVAC成員引以為榮的是，附近的美國(guó)宇航局戈達(dá)德中心（NASA GSFC）的一位職業(yè)天文學(xué)家在設(shè)計(jì)他的專(zhuān)業(yè)全自動(dòng)望遠(yuǎn)鏡時(shí)，還借鑒了NOVAC望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的一些功能設(shè)計(jì)，令我切實(shí)感受到“高手在民間”是有道理的。我想如果哪天我們國(guó)家的愛(ài)好者也能做出這種準(zhǔn)專(zhuān)業(yè)級(jí)別的設(shè)備，我國(guó)的整體科技實(shí)力就一定不會(huì)遜于發(fā)達(dá)國(guó)家了。而利用民眾普遍對(duì)星空的好奇來(lái)普及行星和天文學(xué)知識(shí)，對(duì)于提高大眾的科技素養(yǎng)是一個(gè)非常好的切入點(diǎn)。

青少年是未來(lái)科技發(fā)展和創(chuàng)新的生力軍，培養(yǎng)青少年對(duì)星空的熱愛(ài)，對(duì)于激發(fā)他們的想象力、創(chuàng)造力以及培養(yǎng)他們嚴(yán)密的邏輯思維能力都具有不可低估的重要作用。例如，使用一臺(tái)入門(mén)級(jí)的愛(ài)好者望遠(yuǎn)鏡（口徑10厘米甚至更小些即可）和一臺(tái)單反相機(jī)，對(duì)月球表面成像，再經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的圖像處理，即可區(qū)別出富含高鈦玄武巖的月海、富含低鈦玄武巖的月海以及富含長(zhǎng)石的高地區(qū)域。這些簡(jiǎn)明易懂的小實(shí)驗(yàn)，對(duì)于提高青少年的動(dòng)手能力作用不可低估。再比如，美國(guó)于1999年發(fā)射的火星極地登陸者（Mars Polar Lander，MPL）在進(jìn)入火星大氣后就與地球失去了聯(lián)系，在調(diào)查事故時(shí)發(fā)現(xiàn)，一個(gè)軟件上的邏輯漏洞很可能導(dǎo)致了整個(gè)項(xiàng)目的失敗，而如果事先在軟件中加入一個(gè)簡(jiǎn)單的邏輯判斷語(yǔ)句，就完全可以避免這種事故的發(fā)生。在青少年觀察星空時(shí)講述這些深空探測(cè)的故事，可以幫助培養(yǎng)他們從小養(yǎng)成嚴(yán)密的邏輯思維。

3 .對(duì)辦好星光公園的一點(diǎn)建議。

除了要大力對(duì)愛(ài)好者進(jìn)行宣傳外，還要爭(zhēng)取專(zhuān)業(yè)天文臺(tái)、館和相關(guān)研究院所的支持。例如在暑期舉辦大型的青少年太空科學(xué)夏令營(yíng)等活動(dòng)，可采取白天由專(zhuān)家講座，夜晚進(jìn)行天文觀察以及露營(yíng)等活動(dòng)，吸引全國(guó)乃至全球的愛(ài)好者。由于望遠(yuǎn)鏡的維護(hù)成本較高，尤其是各類(lèi)光學(xué)和電子部件等要常年保持干燥狀態(tài)，因此可以考慮在活動(dòng)時(shí)從周邊院所借調(diào)天文儀器等方式，或者采用類(lèi)似于國(guó)外大型觀星活動(dòng)方式由愛(ài)好者自帶設(shè)備與公眾共享。這方面不妨參考每年6月美國(guó)東部最大的觀星活動(dòng)Almost Heaven Star Party（www.ahsp.org）。簡(jiǎn)而言之，我相信星光公園會(huì)隨著國(guó)內(nèi)外行星科學(xué)的迅速發(fā)展、我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提升以及民眾對(duì)科學(xué)知識(shí)的更多渴求，會(huì)越辦越好并對(duì)科普發(fā)揮重要作用。

（中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院教授）