宇宙中判斷方向與座標

東南西北只是相對地球或其他行星上而言的,衆所周知,地球是個巨大的磁體,有南北極(地南北極與磁南北極相反)因此當指南針中磁鐵的南極指向某一固定方向時,那個方向就被規定爲南。rposition)。雖然就目前來講這還不是一個大問題,但在未來隨着空間飛行器的增多,必然會對太空導航精確度的要求增加。德國科學家提出的這種新方法,可以使飛船擺脫對地球的依賴,在宇宙中自主導航。

脈衝星是中子星的一種,自轉速度非常快。因爲它們在不停旋轉,兩極發出的電磁輻射像燈塔上的探照燈一樣不停掃過地球,這也是脈衝星名稱的由來。多年以來,科學家一直想利用它們作爲導航的工具,但能夠用來讀取和解析脈衝星信號的儀器都過於笨重,無法放置在太空飛行器上。另一方面,還需對脈衝星進行更加深入的瞭解。德國科學家表示,這兩個領域的知識都已經取得了重要進展,足以製造能夠安放在太空飛行器上的脈衝星導航儀。

脈衝星發出的無線電輻射和x射線輻射都非常有用,兩種信號週期的精度都非常高,可以媲美原子鐘。科學家表示,如果太空飛行器利用波長爲21釐米的脈衝星輻射,那麼天線的接受面積就要達到150平方米!對於實際應用來講還是太大。基於這個原因,他們建議使用脈衝星發出的x-射線信號進行導航。這樣,在飛行器上安裝一個用於聆聽和破譯脈衝星信號儀器的重量僅僅25千克,已經到達了非常實用的程度。

名詞解釋:脈衝星

脈衝星(pulsar),又稱波霎,是中子星的一種,爲會週期性發射脈衝信號的星體,直徑大多爲20千米左右,自轉極快。

人們最早認爲恆星是永遠不變的。而大多數恆星的變化過程是如此的漫長,人們也根本覺察不到。然而,並不是所有的恆星都那麼平靜。後來人們發現,有些恆星也很“調皮”,變化多端。於是,就給那些喜歡變化的恆星起了個專門的名字,叫“變星”。脈衝星發射的射電脈衝的週期性非常有規律。一開始,人們對此很困惑,甚至曾想到這可能是外星人在向我們發電報聯繫。據說,第一顆脈衝星就曾被叫做“小綠人一號”。

經過幾位天文學家一年的努力,終於證實,脈衝星就是正在快速自轉的中子星。而且,正是由於它的快速自轉而發出射電脈衝。

正如地球有磁場一樣,恆星也有磁場;也正如地球在自轉一樣,恆星也都在自轉着;還跟地球一樣,恆星的磁場方向不一定跟自轉軸在同一直線上。這樣,每當恆星自轉一週,它的磁場就會在空間劃一個圓,而且可能掃過地球一次。

那麼豈不是所有恆星都能發脈衝了?其實不然,要發出像脈衝星那樣的射電信號,需要很強的磁場。而只有體積越小、質量越大的恆星,它的磁場才越強。而中子星正是這樣高密度的恆星。

另一方面,當恆星體積越大、質量越大,它的自轉週期就越長。我們很熟悉的地球自轉一週要二十四小時。而脈衝星的自轉週期竟然小到0.0014秒!要達到這個速度,連白矮星都不行。這同樣說明,只有高速旋轉的中子星,纔可能扮演脈衝星的角色。

脈衝星的研究意義

由於脈衝星是在蹋縮的超新星的殘骸中發現的,它們有助於我們瞭解星體蹋縮時發生了什麼情況。還可通過對它們的研究揭示宇宙誕生和演變的奧秘。而且,隨着時間的推移,脈衝星的行爲方式也會發生多種多樣的變化。

每顆脈衝星的週期並非恆定如一。我們能探測到的是中子星的旋轉能(電磁輻射的來源)。每當脈衝星發射電磁輻射後,它就會失去一部分旋轉能,且轉速下降。通過月復一月,年復一年地測量它們的旋轉週期,我們可以精確地推斷出它們的轉速降低了多少、在演變過程中能量損失了多少,甚至還能夠推斷出在因轉速太低而無法發光之前,它們還能生存多長時間。

事實還證明,每顆脈衝星都有與衆不同之處。有些亮度極高;有些會發生星震,頃刻間使轉速陡增;有些在雙星軌道上有伴星;還有數十顆脈衝星轉速奇快(高達每秒鐘一千次)。每次新發現都會帶來一些新的、珍奇的資料,科學家可以利用這些資料幫助我們瞭解宇宙

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