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，我相信這不但對于國內(nèi)的天文愛好者是個好消息，對行星科學(xué)知識在我國的普及乃至行星科學(xué)人才的發(fā)掘和培育，也都會有積極推動作用。我想從以下幾個方面簡單談?wù)劷ㄔO(shè)發(fā)展星光公園以及由此普及行星科學(xué)知識的重要性。

1 .為什么人類要研究行星？

古希臘哲學(xué)家柏拉圖在他的《理想國》一書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話，大意是蘇格拉底想知道年輕的格老孔對于人們研究天文學(xué)所持的態(tài)度，而格回答說，天文知識對于理解季節(jié)、發(fā)展農(nóng)業(yè)和軍事行動都有用處，因而值得研究。蘇因而揶揄說，你為研究天文找出這么多實用的借口，是因為你擔(dān)心社會大眾會指責(zé)你推薦人們?nèi)パ芯恳恍]用的東西。我們今天回顧這段對話時能夠體會到，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實用的理由再去進行；而另一方面，正如格老孔所指出，天文學(xué)有很多實際應(yīng)用，因而可以幫助推動社會的進步和發(fā)展。而今天人類花費巨大努力來研究行星科學(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)，造成這個巨大差別的主要原因是金星缺乏地球上獨有的板塊運動而導(dǎo)致其大氣中的二氧化碳無法以地球上的碳循環(huán)方式被固結(jié)進巖石中。而當(dāng)今人類活動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，是人類目前必須嚴(yán)肅面對的課題。再比如，很多天文愛好者可觀察到的木星大紅斑，是目前已知的太陽系中規(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)暴不過最多存在幾星期。這是因為木星是氣態(tài)行星，沒有陸地和海洋等風(fēng)暴的障礙物，因此可以說大紅斑是最純粹的風(fēng)暴。如果人類能透徹理解其形成和運動機制，對于理解地球的臺風(fēng)和颶風(fēng)會有巨大推動作用。我們?nèi)粘Ｉ钪械睦影ǎ藗儸F(xiàn)在使用的手機、GPS和個人電腦等電子設(shè)備，都曾直接或間接受益于包括阿波羅等空間探測項目進行帶來的技術(shù)革命。可以毫不夸張地說，每次深空探測項目實施所帶來的技術(shù)進步，都有一些會在不長的時間內(nèi)被轉(zhuǎn)化為民用。另外，監(jiān)測小行星和彗星對于保護地球不受災(zāi)難性的撞擊，都是十分重要的實用課題。

2 .對社會各界尤其青少年普及天文知識的重要性。

目前歐美日發(fā)達(dá)國家發(fā)射的無人探測器已遍及包括太陽系八大行星、冥王星、矮行星、小行星和彗星在內(nèi)的太陽系主要成員，而我國也已成功實施了三期探月項目，在不遠(yuǎn)的將來還將進行從月面采樣等后續(xù)工程。而我國民眾對于行星科學(xué)知識的了解程度，和一些發(fā)達(dá)國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遠(yuǎn)而夏天地球離太陽近造成的，等等。雖然這些錯誤的認(rèn)識可能并不會對日常生活帶來什么負(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)月牙的朝向來識別季節(jié)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，而我們生活在21世紀(jì)的今天卻對于一些基本的天象知識一無所知，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，地球等行星無時不刻不在圍繞太陽旋轉(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)，你難道從來沒有感到過困惑嗎？其實，只要你使用一個最簡單的小望遠(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，是具有類似月相的“金相”的，而金星的月牙狀變化足已說明，金星是在圍繞太陽而不是地球在旋轉(zhuǎn)，否則無法產(chǎn)生我們所見到的金相。

有一個例子也許可以說明美國民眾的天文科技素養(yǎng)。2009年秋我參加了北維州天文俱樂部（Northern Virginia Astronomy Club，www.novac.com）組織的一次會員義務(wù)勞動，與其他成員一起將一臺由成員自行研發(fā)的全自動望遠(yuǎn)鏡（robotic telescope）及簡易圓頂進行搬遷和安裝。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，都是由這些非專業(yè)的業(yè)余愛好者在工作之余完成，這個觀察系統(tǒng)被安放在一個位于遠(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)鏡對自己感興趣的星空進行成像并傳輸圖像，而圓頂還具有遇雨自動關(guān)閉等功能。更令NOVAC成員引以為榮的是，附近的美國宇航局戈達(dá)德中心（NASA GSFC）的一位職業(yè)天文學(xué)家在設(shè)計他的專業(yè)全自動望遠(yuǎn)鏡時，還借鑒了NOVAC望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的一些功能設(shè)計，令我切實感受到“高手在民間”是有道理的。我想如果哪天我們國家的愛好者也能做出這種準(zhǔn)專業(yè)級別的設(shè)備，我國的整體科技實力就一定不會遜于發(fā)達(dá)國家了。而利用民眾普遍對星空的好奇來普及行星和天文學(xué)知識，對于提高大眾的科技素養(yǎng)是一個非常好的切入點。

青少年是未來科技發(fā)展和創(chuàng)新的生力軍，培養(yǎng)青少年對星空的熱愛，對于激發(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，使用一臺入門級的愛好者望遠(yuǎn)鏡（口徑10厘米甚至更小些即可）和一臺單反相機，對月球表面成像，再經(jīng)過簡單的圖像處理，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石的高地區(qū)域。這些簡明易懂的小實驗，對于提高青少年的動手能力作用不可低估。再比如，美國于1999年發(fā)射的火星極地登陸者（Mars Polar Lander，MPL）在進入火星大氣后就與地球失去了聯(lián)系，在調(diào)查事故時發(fā)現(xiàn)，一個軟件上的邏輯漏洞很可能導(dǎo)致了整個項目的失敗，而如果事先在軟件中加入一個簡單的邏輯判斷語句，就完全可以避免這種事故的發(fā)生。在青少年觀察星空時講述這些深空探測的故事，可以幫助培養(yǎng)他們從小養(yǎng)成嚴(yán)密的邏輯思維。

3 .對辦好星光公園的一點建議。

除了要大力對愛好者進行宣傳外，還要爭取專業(yè)天文臺、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)夏令營等活動，可采取白天由專家講座，夜晚進行天文觀察以及露營等活動，吸引全國乃至全球的愛好者。由于望遠(yuǎn)鏡的維護成本較高，尤其是各類光學(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時從周邊院所借調(diào)天文儀器等方式，或者采用類似于國外大型觀星活動方式由愛好者自帶設(shè)備與公眾共享。這方面不妨參考每年6月美國東部最大的觀星活動Almost Heaven Star Party（www.ahsp.org）。簡而言之，我相信星光公園會隨著國內(nèi)外行星科學(xué)的迅速發(fā)展、我國經(jīng)濟實力的提升以及民眾對科學(xué)知識的更多渴求，會越辦越好并對科普發(fā)揮重要作用。

（中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院教授）