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  星空50講
  天文學家陳文屏教授為讀者講解50堂天文課。仰望星空,從古今中外對浩瀚宇宙的追問與探索、占卜與星座的迷信,一直到最新的太空科技、最高端的望遠設備,在陳文屏教授的帶領下,讀者一步步深入了解亙古神祕的無垠宇宙。百餘張精美動人的珍貴照片,搭配以精細的科學圖表及分析,加上作者深入淺出的文字說明,《星空50講》絕對是一本賞心悅目的天文入門書。

.作者:陳文屏
.譯者:聯經出版
.分類:科普
.出版社:聯經出版
.出版日期:2021/07/22
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文章節錄
《星空50講:帶你探索宇宙》

01神祕的夜空

  望著夜空,暫時抽離了塵世喧囂,世界孤遠而靜謐。想像掛念的人或許也在遠方看著同樣星空,是否也思念我;另方面不解天地如何春去秋來,日夜輪替。

  自古以來,人類對天上的日、月、星辰與地上萬物有何關連,感到好奇。當生活需要答案,命運卻無法預測,人們期待權威者,因此猜想神祕的天體主宰了人世因果。

  如果沒有光害影響,夜空最讓人注意的多半是「銀河」,它呈帶狀橫跨天際,拉丁文稱為via lactea,直譯就是英文的 Milky Way,形容有如奶汁流灑天際。仔細觀看,銀河除了眾多明暗不一的星星,另外還有暗黑的區塊,現在知道太陽跟超過千億顆恆星構成「銀河系」,是個龐大的星球系統。宇宙中還有數不盡像這樣的「星系」。

  銀河系形狀有如兩個菜盤對扣,中央突起,其餘呈現扁平狀。由於太陽就在扁平的「銀盤」當中,所以從地球看出去,我們看到的銀盤成帶狀分布,當中充滿恆星以及星際暗雲,尤其往銀河系中心的方向看去星星特別多。地球繞著太陽轉,自轉軸的南極保持偏向銀心,這使得南半球比較容易看到燦爛的銀河。
現在很多天文台進行遠距操控,甚至於全自動排程。但偶爾仍有機會前往世界各地觀測,我得以親臨現場感受龐大望遠鏡的低頻驅動,以及充斥音樂、電腦螢幕與零食的控制室,啊,還有還有,走出戶外仰望那壓得喘不過氣來的夜空,星星亮到好似可以如太陽般充電,而最療癒的莫過於銀河了。平常教書、研究,面對數據、論文、學生、同事,這時候緩緩吐氣,心中浮起:「啊,這就是為什麼了!」


09太空採礦

  地質成分並非均勻分布,形成了礦區。世界最深的礦坑深度不過四公里,多為金礦、鈾礦等,因為周圍壓縮的力量極大,再深就挖不下去了。煤礦甚至只有百公尺深,就已經很危險,迭有坍塌災害。一方面有些民生與工業用元素,尤其稀土,可能數十年內用罄,必須另尋來源;另方面也不能繼續讓自家地球千瘡百孔,於是腦筋動到了太空。

  數字必須有單位,還有誤差,才有意義。另外數字有比較,才有意思。幾公里礦坑的概念,不妨跟地球直徑約1萬3000公里相比(好吧,赤道方向比兩極稍微長些),而地球最高峰8,848公尺,也就是不到9公里(好吧,這高度是從海平面算起,而夏威夷安放了多座大型天文台的Maunakea,中文稱為白山,從海床隆起算起超過10公里,但海拔只有4公里多一點)。世界最深的馬里亞納海溝在西太平洋,最深約11公里。換句話說,這些地表的高低(高山、深海、礦坑)根本凹凸不明顯,從太空看,地「球」還是曲線平滑。
地球形成之初,持續受大量小行星轟擊而處於熔融態,鐵、鎳等重元素沉入中央。地表的礦物,除了少數由地球內部冒出來,絕大多數來自過去幾十億年來小行星撞擊所帶來。小天體沒有經過分化,礦物含量豐富,因此規劃前往小行星或彗星開採似乎順理成章。畢竟人類歷史無論是駱駝商旅,或是船隊出航,早有向外開拓資源,只不過今日是用太空船。

  太空飛行極具挑戰。厲害的100公尺短跑選手,時速差不多40公里(騎車這個速度就沒有很厲害),大隊接力偶爾也掉棒子。兩架飛機以各自數百公里的時速穩定飛行,維持比走路還慢的相對速率,可以完成空中加油。子彈速率差不多1秒鐘1公里。天體運動快得多:地球繞太陽1秒30公里,相當於時速10萬公里,因為太空沒有阻力,我們絲毫沒有感覺。小行星與彗星的速度依照軌道與位置而異,有可能動得更快。這幾年登陸小行星、彗星的任務,甚至取樣後又飛回地球,真是讓人嘆為觀止。圖示是名為Bennu的小行星,直徑490公尺,預期開鑿鐵礦,目前太空船正接近試圖取樣。

  太空採礦的困難,主要在於經費昂貴,另外還有如何開挖,以及確定哪些小行星有哪些礦產。跟地球採礦不一樣的是,可以把不到1公里的「小」小行星抓來放入月球軌道,就近取材。與登陸月球或火星不同,這樣的太空探測有龐大商業利益。你問,怎麼糟蹋完了地球,又跑去染指其他天體,國際沒有規範嗎?誰說可以的?

  我的回答是,人家已經在做了。我們可以討論後,決定不做,但不能不做也不討論。
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