時間度量「天造地設」 日地距離造就宜居條件
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原標題:「天造地設」的時間度量
天文學的誕生和發展,伴隨了人類文明進步的整個過程。
早在文字誕生之前,先民們想要了解天文現象和勞動生產的關係,就有了天文學的萌芽。
不過相比於精鍊的牛頓定律、簡潔的幾何公式和漂亮的化學方程式,天文學上又有哪些可與之相提並論的「標杆」呢?
人們勞作、學習、參加活動,無不需要精確的時間計量;為了記錄過去的事件、安排較長時間的活動,還必須把時間、日期加以編排。
這兩件事情,無論是用數學、物理還是其他什麼方法,好像都無法圓滿解決。
幸運的是,我們還有天文學。
源自天體運動的時間單位
日、月、地球的自然運動,慷慨地為我們提供了三個適宜的時間單位——日、月、年。
晝夜的交替循環,讓早期的人類有了「日」的概念,它主要反映了地球的自轉。
後來,人們逐漸發現月亮的陰晴圓缺也非常規律,變化一輪差不多是30天,於是又發展出了「月」。
再後來,先民們發現四季更迭是一個更長的周期,在365天到366天之間,於是稱之為「年」,它反映了地球的公轉。
最終不約而同地,各個古代文明都確定了年、月、日的時間計量方法,並制定了各自的曆法。
有意思的是,每月包含的天數的數量級是101,每年包含的月數的數量級也是101,日-月-年的數量跨度恰好是個-十-百,很符合人類採用的十進位規律。
這是如此自然和便利,以至於我們往往忽略了,其實一切並沒有那麼理所應當。
不信請看看水星和金星,一個水星年等於0.5個水星日,一個金星年等於1.92個金星日,日和年處於同一量級,假如它們也有智慧生命的話,到底該以哪個作為基本時間單位恐怕就得費些思量了。
就算選定之後,由於這兩顆行星都沒有天然衛星,也就不會有「月」的概念,如果他們要記錄更長的時間段,就得憑空發明一些無關日常生活、只有純數學意義的單位,遠不如地球人方便。
又或像木星和土星,一年多達上萬天,量級相差太大,記錄起來難免囉嗦,恐怕一不小心還真容易記錯呢。
日地距離造就宜居條件
還值得稱道的是,地球上的日長也非常適宜,可以讓各地都能獲得適度的太陽輻射,並保持不大的晝夜溫差。
像水星上的白天和黑夜各長達88個地球日,晝夜溫差因而達到了600度,實在比我們惡劣太多了。
金星的日長更誇張,足有243個地球日。
如果那上面也有天文學家的話,會發現太陽星辰的運轉實在是太慢了。
沒有快速的星辰變換,他們怎麼能測量恆星的坐標、確定時間、觀測並了解行星運動進而發展天文學和科學呢?這麼一比較,地球這不快不慢的自轉真是對我們太友好了,給天文學家帶來了多麼大的便利啊!
最重要的是,地球的「年長」對它所承載的智慧生命而言,更有著決定性意義。
年的長度基本上等於行星的公轉周期。
準確地說,公轉周期指的是天文學上的恆星年,我們日常所說的「年」指的是回歸年,因為歲差的緣故,它們並不嚴格相等,不過一般相差不多。
以地球為例,差別不到萬分之0.5。
根據開普勒第三定律,行星的公轉周期(下文以年長代替)與它到太陽的距離是互為確定的。
年長決定了距離,反過來,距離也可以決定年長。
正因為地球的年長是360多天,才讓它恰好位於太陽系的「宜居帶」內,使得智慧生命的誕生成為可能。
「宜居帶」指的是一顆恆星周圍的某一特定距離範圍,在這一範圍內水能以液態形式存在。
與地球相鄰的兩顆行星中,金星的年長是地球的61.5%(224.7天),因此到太陽的距離比我們近了30%,接收到的太陽輻射能量是地球的1.9倍。
加上它的大氣濃密而且充滿了溫室氣體,平均溫度竟然高達460℃!火星的年長是地球的1.9倍(687天),離太陽比地球遠50%,接收到的太陽輻射只有地球的43%,表面平均溫度大約只有-20℃。
它們分處宜居帶以里和以外,其他行星則相去更遠。
只有地球有著適宜的年長和距離,獨踞宜居帶中,這正是它能產生智慧生命的先決條件。
當然近圓的公轉軌道也幫了忙,不過這也是幾乎所有行星的共性,不像前者那麼特別。
宇宙就是這麼恰如其分地給了地球這樣的年、月、日,而正是這樣的安排,才讓生命產生智慧並建立起了科學的殿堂,也才讓提出本文開頭的問題成為可能。
我想現在答案已經很明確了吧,那就是:多虧天文學給了我們這樣的年、月、日度量方式,否則,其他一切都是浮雲!(李鑒)
(責編:丁璐瑤(實習生)、張希)
距太陽最近的行星水星,其晝夜溫差達到610℃,為太陽系內最大
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