流星雷達(dá)是干什么用的？

地面觀測(cè)臺(tái)站中常有一種叫做“流星雷達(dá)”的儀器，24小時(shí)關(guān)注著天空的流星動(dòng)態(tài)。流星劃過(guò)天空時(shí)，其摩擦燃燒等過(guò)程影響了大氣的電離，這些電離的等離子體又會(huì)對(duì)雷達(dá)發(fā)射的無(wú)線電波發(fā)生影響，也就是流星劃過(guò)的軌跡能在雷達(dá)上有反應(yīng)。這種觀測(cè)方法主要是利用流星（電離）余跡對(duì)無(wú)線電波的散射來(lái)實(shí)現(xiàn)。雷達(dá)接收到流星余跡反射的無(wú)線電回波時(shí)，就會(huì)在熒光屏上出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)，或者在連續(xù)拍照的膠卷上記錄下距離隨時(shí)間或回波幅度隨時(shí)間的變化曲線。

經(jīng)分析研究，可得到流星出現(xiàn)的數(shù)目、距離、高度、方位、速度以及流星體的質(zhì)量等有關(guān)資料，從而可以反推在流星出現(xiàn)高度（約 80～120公里）的大氣層中的風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓以及離子復(fù)合率等高空大氣物理資料。所以，流星雷達(dá)其實(shí)是利用流星探測(cè)高層大氣。

暗物質(zhì)的研究中為什么要探測(cè)宇宙射線？

去年，我國(guó)的暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星“悟空”所獲得世界上最精確高能電子宇宙線能譜是其最重要的研究成果之一。暗物質(zhì)的探測(cè)讓科學(xué)家很頭疼，它參與引力相互作用但不參與電磁相互作用，不發(fā)生輻射，與普通物質(zhì)不發(fā)生任何相互作用。不過(guò)，對(duì)宇宙射線的探測(cè)可以幫助科學(xué)家探測(cè)暗物質(zhì)。

宇宙線的源頭一般認(rèn)為是超新星爆發(fā)，射線的粒子有其特定的分布，基本曲線隨著能量升高數(shù)目逐漸下降，曲線的形狀也大致是已知的，已經(jīng)有現(xiàn)成模型。如果能譜出現(xiàn)異常，便意味著可能有新的物理原因。根據(jù)理論預(yù)言，如果暗物質(zhì)粒子相互碰撞并湮滅，將產(chǎn)生高能電子，成為宇宙線的額外來(lái)源，這時(shí)候探測(cè)到的宇宙線會(huì)不同于標(biāo)準(zhǔn)模型，多出來(lái)的一部分可能來(lái)源于暗物質(zhì)湮滅或者衰變。因此，更加精準(zhǔn)的高能電子能譜有助于我們發(fā)現(xiàn)宇宙射線中能量異常的微小結(jié)構(gòu)，就有可能幫助我們找到暗物質(zhì)。

怎么尋找太陽(yáng)系外的行星？

去年，美國(guó)宇航局宣布開(kāi)普勒空間望遠(yuǎn)鏡正式退役。開(kāi)普勒空間望遠(yuǎn)鏡為人類(lèi)探索太空做出諸多貢獻(xiàn)，服役期間曾發(fā)現(xiàn)2662顆太陽(yáng)系外的行星。它所采用的方法正是最常使用的尋找太陽(yáng)系外行星的方法——凌星法。

對(duì)于那些公轉(zhuǎn)軌道面與視線方向很接近的外星行星來(lái)說(shuō)，行星有可能從母恒星的前方通過(guò)，情況猶如發(fā)生在太陽(yáng)系中的水星凌日或金星凌日，天文學(xué)上稱為行星凌星。在凌星期間，恒星的亮度會(huì)因被前方的行星遮掩而減弱，并且這種亮度減弱現(xiàn)象的出現(xiàn)是周期性的，由此便可探知恒星周?chē)行行谴嬖凇Ｒ蛄栊乾F(xiàn)象而使恒星亮度減弱的程度很小，凌星發(fā)生時(shí)一顆木星大小的行星會(huì)使母恒星的亮度約降低約1%，而對(duì)地球大小的行星來(lái)說(shuō)相應(yīng)的數(shù)字僅為0.01%。

怎么判斷月亮上的坑是不是隕擊坑？

所謂隕擊坑，完整的叫法是隕石撞擊坑，俗稱隕石坑，是指天外隕石高速猛烈撞擊地面形成的。我國(guó)最近發(fā)射的嫦娥四號(hào)探測(cè)器所降落的“艾特肯盆地”就是一個(gè)隕擊坑。月球隕擊坑有幾個(gè)特征，結(jié)合起來(lái)考慮才能判斷是不是隕擊坑。

（1）形態(tài)上多呈圓形、橢圓形，一般為圓形構(gòu)造，比較規(guī)則。（2）大多數(shù)隕擊坑都保存有較好的坑唇，即環(huán)形山坑緣。它是由拋射物沿坑的邊緣堆積而形成的。有一些隕石坑由于形成年代老，坑唇多被侵蝕掉，有時(shí)沖擊坑本身也被剝蝕，因而不易被識(shí)別，但殘留的強(qiáng)形變和震裂巖石為一圓形區(qū)域這一特點(diǎn)仍被辨認(rèn)。隕擊坑是從上向下被“壓進(jìn)去”的，其中的地層和它的周?chē)啾韧穷嵉沟?。?）坑底的巖石在受到巨大隕石轟擊后，由于應(yīng)力釋放而產(chǎn)生一定程度的回彈，故在一些大的隕石坑底部常出現(xiàn)中央隆起的狀況，甚至有可能觸發(fā)深部巖漿上升并溢出地表充填于坑內(nèi)，這在月球表面較常見(jiàn)。（4）同時(shí)，隕石撞擊的后果也造成常有隕石碎片或鐵-鎳珠球等殘留物存在于沖擊產(chǎn)物中，還有撞擊壓力下會(huì)形成名為震裂錐（shatter cones）的結(jié)構(gòu)等。

什么叫“超級(jí)月亮”？

月亮的軌道有近地點(diǎn)（perigee）和遠(yuǎn)地點(diǎn)（apogee），近地點(diǎn)當(dāng)然就比遠(yuǎn)地點(diǎn)近，是月亮繞著地球轉(zhuǎn)時(shí)離地球最近的點(diǎn)，遠(yuǎn)地點(diǎn)反之。月亮距離地球平均是38萬(wàn)公里，而在近地點(diǎn)時(shí)比在遠(yuǎn)地點(diǎn)距離地球近了大概4.2萬(wàn)公里，大概是8分之一。同時(shí)，“月有陰晴圓缺”，月亮是在地球背向太陽(yáng)時(shí)才能看見(jiàn)，反射的是太陽(yáng)光，但月亮也只有面向太陽(yáng)那一邊亮，所以角度不同就看到不同的月亮形狀——月相。因?yàn)樵铝晾@地球一圈是27.32天，當(dāng)然再考慮到地球也有自轉(zhuǎn)，所以大約29.53天會(huì)有一次滿月，也就是月亮正面地球的一面被照亮。

綜合這兩點(diǎn)——當(dāng)月亮經(jīng)過(guò)近地點(diǎn)附近時(shí)又正好是滿月，我們就叫它“超級(jí)月亮”。一年平均大概會(huì)發(fā)生4到6次超級(jí)月亮。

什么是“愛(ài)因斯坦環(huán)”？

通過(guò)相對(duì)論可以推導(dǎo)出質(zhì)量會(huì)改變附近的時(shí)空，光在通過(guò)大質(zhì)量天體附近時(shí)會(huì)被彎曲，這被稱為“引力透鏡”效應(yīng)。來(lái)自遙遠(yuǎn)星星的光在通過(guò)某個(gè)大質(zhì)量天體附近時(shí)被彎曲，但我們看東西是光進(jìn)入我們眼睛之后、沿著光的方向直線看回去的，也即是說(shuō)彎曲的光線使我們誤以為星星在另一個(gè)位置。這種方法使我們能夠看見(jiàn)被這個(gè)大天體擋住的星星。經(jīng)過(guò)前景天體的引力透鏡效應(yīng)，背景天體的光能匯聚成多重像甚至圓環(huán)，就被稱為“愛(ài)因斯坦環(huán)”。

引力透鏡效應(yīng)發(fā)生在所有尺度上——即使是我們自己身體的質(zhì)量也會(huì)使鏡頭的光線稍微靠近我們，雖然效果太小，無(wú)法測(cè)量。

什么是“類(lèi)星體”？

類(lèi)星體（quasar）是1963年被發(fā)現(xiàn)的一類(lèi)特殊天體。它們因看起來(lái)是“類(lèi)似恒星的天體”而得名，而實(shí)際上卻是銀河系外能量巨大的遙遠(yuǎn)天體，其中心是猛烈吞噬周?chē)镔|(zhì)的、在千萬(wàn)太陽(yáng)質(zhì)量以上的超大質(zhì)量黑洞。類(lèi)星體構(gòu)成了大的星系的中心，類(lèi)星體往往在地球100億光年以外，是目前所發(fā)現(xiàn)最遙遠(yuǎn)的天體，也是宇宙中最明亮的天體之一。它們內(nèi)部的黑洞實(shí)際上并沒(méi)有發(fā)出任何光，但是周?chē)臍怏w和塵埃攪動(dòng)得如此之快，產(chǎn)生了如此多的摩擦，以可見(jiàn)光、無(wú)線電波或x射線等的形式發(fā)射出巨大的能量。

類(lèi)星體因?yàn)榭梢詭椭綔y(cè)黑洞而著名。大約一年前，科學(xué)家們宣布發(fā)現(xiàn)“最遠(yuǎn)的黑洞”（代號(hào)J1342+0928），它距離我們131億光年，就是在類(lèi)星體中心活躍的黑洞。