星星的亮度——星等是怎么定的？

古希臘天文學(xué)家喜帕恰斯（Hipparchus，又名依巴谷）在公元前二世紀(jì)便首先提出了星等這個(gè)概念，將恒星按照亮度分成等級(jí)，選取最亮的20顆作為1等星，最暗的作為6等星，中間又有2～5等星。星等不是線性的：1等星的亮度是6等星的100倍（更亮的為 0等以至負(fù)的星等），而我們?nèi)庋勰軌蚩吹降淖畎档男潜闶? 等星。

1850 年，由于光度計(jì)在天體光度測(cè)量中的應(yīng)用，英國天文學(xué)家普森將星等定量化，也就是1個(gè)星等間的亮度比規(guī)定為約2.512倍。

地球的中性大氣怎么分層？

隨著高度升高，大氣的壓強(qiáng)、密度和分子質(zhì)量都是逐漸減小的，但是溫度卻由于其他原因變成了幾次轉(zhuǎn)折的曲線，也由此成為分層的依據(jù)：最下邊的區(qū)域被地面加熱，高度越低溫度越高，但溫度高的氣體要往上跑，大氣發(fā)生對(duì)流，風(fēng)雨雷電都來自這個(gè)區(qū)域，稱為對(duì)流層，高度基本在10～15公里以下；往上一些開始遠(yuǎn)離地面加熱，由于臭氧吸收太陽近紫外輻射對(duì)大氣加熱，溫度隨高度上升，上熱下冷比較穩(wěn)定，稱為平流層，飛機(jī)一般在這個(gè)高度飛，大約15～50公里高；再往上溫度隨高度上升又下降，稱為中層；大約80公里往上，大氣完全受太陽加熱，溫度隨高度上升而上升，稱為熱層（Thermosphere），多數(shù)近地航天器飛行在熱層中，如著名的國際空間站飛行高度約為400公里。

土星為什么有那么多衛(wèi)星？

衛(wèi)星是環(huán)繞一顆行星按閉合軌道做周期性運(yùn)行的天體，例如左邊這張圖就是土星的衛(wèi)星土衛(wèi)四（由美國的卡西尼飛船拍攝）。土星已確認(rèn)的衛(wèi)星已經(jīng)多達(dá)62個(gè)。

太陽系形成過程中形成了大大小小的天體，一個(gè)小天體距離太陽越近，其活動(dòng)的空間越小，能夠遇到其他大的行星吸引它變成衛(wèi)星的機(jī)會(huì)也越小，并且離太陽越近受到太陽的引力越大，所以距離太陽近的小天體更加可能成為一顆圍繞太陽的行星或小行星，而不是衛(wèi)星。就好比水星個(gè)頭和月亮接近，但水星離太陽太近就成為一顆行星。

同時(shí)，離太陽越遠(yuǎn)，圍繞太陽的圓周的周長、面積都越大，在太陽系早期形成時(shí)，該軌道沿途所容納的宇宙塵埃也越多，它們所匯聚成的小星體也多。如果有質(zhì)量大的行星離它們很近，近處的吸引力大于遠(yuǎn)處的太陽，星體就能被行星吸引成為衛(wèi)星。

土星質(zhì)量大，到太陽的距離又合適，就捕獲到了如此多的衛(wèi)星。

什么是太陽黃道？

黃道（ecliptic）意為太陽運(yùn)行的軌道，指的是太陽一年在天空中移動(dòng)一圈的軌跡。古人不具備“地球圍繞太陽轉(zhuǎn)”的知識(shí)，以地球?yàn)橐暯?，總結(jié)太陽一年來出現(xiàn)在天空的位置，每天都有點(diǎn)變化，一年剛好回到原處。如果像古希臘學(xué)者托勒密描繪的那樣把整個(gè)天空看作以地球?yàn)橹行牡那?，日月星辰都分布在球中的不同位置圍繞地球轉(zhuǎn)，這個(gè)球稱之為天球，這種太陽在天球上的“視運(yùn)動(dòng)”的軌跡就是黃道。

由于地球公轉(zhuǎn)受到月球和其他行星的攝動(dòng)，地球公轉(zhuǎn)軌道并不是嚴(yán)格的平面，即在空間產(chǎn)生不規(guī)則的連續(xù)變化。因此，黃道的嚴(yán)格定義是：地月系質(zhì)心繞太陽公轉(zhuǎn)的瞬時(shí)平均軌道平面與天球相交的大圓。

“二十四”節(jié)氣對(duì)應(yīng)什么樣的天文現(xiàn)象？

二十四節(jié)氣是中國古代勞動(dòng)人民經(jīng)過長期經(jīng)驗(yàn)的積累，總結(jié)出來指導(dǎo)農(nóng)事的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，反映氣候變化，而這些時(shí)間點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的正是地球相對(duì)太陽的位置。

上一條我們剛說到，太陽在天球上的“視運(yùn)動(dòng)”的軌跡稱為黃道。因?yàn)榈厍蜃赞D(zhuǎn)軸與公轉(zhuǎn)平面不垂直，所以天赤道平面與黃道平面夾角為23°26'21，軌道就出現(xiàn)了交點(diǎn)，對(duì)應(yīng)春分和秋分，選擇春分為0°，從春分點(diǎn)東一圈0°到360°的角度稱為黃道經(jīng)度。歐美則是用十二個(gè)星座來等分黃道經(jīng)度。

地球的磁場(chǎng)怎么阻擋太陽風(fēng)？

在地球周圍，磁場(chǎng)的磁力線從地球地理南極附近出來，往地球地理北極而去，從宇宙中看它整體是從地球的南向北的，特別是在赤道附近幾乎就是正南正北。宇宙中的高能粒子——例如太陽風(fēng)——想要橫穿這樣的磁場(chǎng)，會(huì)受到洛倫茲力而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

假設(shè)太陽風(fēng)沒有磁場(chǎng)，在太陽風(fēng)質(zhì)子（帶正電的粒子）和電子（帶負(fù)電的粒子）開始穿入地球磁場(chǎng)過程中，它們受洛倫茨力作用方向相反，就會(huì)向相反方向偏轉(zhuǎn)并形成電流，在磁層頂附近運(yùn)動(dòng)。

而太陽風(fēng)等離子體還會(huì)攜帶時(shí)而向南時(shí)而向北的太陽日冕中的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)更加不能橫越磁場(chǎng)，地球磁場(chǎng)與太陽風(fēng)磁場(chǎng)作用也對(duì)太陽風(fēng)進(jìn)入磁層的方式產(chǎn)生決定性的影響，如圖就反映了南向磁場(chǎng)的太陽風(fēng)在地球磁場(chǎng)作用下，其粒子被帶到地球背面的“磁尾”的過程。

太陽系的小行星主要分布在哪些地方？

截止2018年，我們?cè)谔栂祪?nèi)總共發(fā)現(xiàn)了約127萬顆小行星，而這依然很可能只是所有小行星中的一小部分。它們主要分布在：

小行星帶：小行星帶是一個(gè)相當(dāng)寬的位于火星和木星之間的地帶，約90%已知的小行星的軌道位于其中。

近地小行星：它們的近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)與地球的軌道很接近。已知直徑在4公里以上的近地小行星有數(shù)百個(gè)，除此之外，可能還存在成千上萬個(gè)直徑大于1公里的近地小行星。

特洛伊小行星：在其它行星軌道的拉格朗日點(diǎn)（該行星與太陽引力平衡的位置）上運(yùn)行的小行星被稱為特洛伊小行星。最早被發(fā)現(xiàn)的特洛伊小行星是木星的。

半人馬小行星群：土星和天王星之間的小行星，它們的偏心率都相當(dāng)大。

柯伊伯帶：在冥王星軌道附近圓盤形的天體群，冥王星就是柯伊伯帶的天體。

奧爾特云：柯伊伯帶再向外的球星區(qū)域，是太陽系中更大的天體群。

（中科院空間中心王錚供稿）