正確答案：
李元
cctv-10《百家講壇》
我想天文學是一門自然科學、基礎科學，它的最大的特點就是觀測的科學。不像物理、化學、地學等等，可以到野外去考察，可以把東西放到實驗室來做。天上的星星月亮沒法拿到地上來做實驗，所以只好進行觀測。觀測完以後，根據觀測的資料，再進行研究探討。這就是天文學的特色，所以天文學要用望遠鏡去觀測宇宙。
這個就是說我們對著天上的銀河、燦爛的繁星，用望遠鏡進行攝影的工作。怎麼照相呢？就把大型的照相底片放在這個望遠鏡後面的底片盒子裡面，對天上的星星照相。照相呢，是這樣的。照天上的星星的相片，不像我們地面上六十分之一秒、一百二十五分之一秒、二百五十分之一秒，不可能。必須是長時間的曝光，要想照天上的星星那是要曝光很長的時間。比方說幾十分鐘都是小事情，幾小時、或者是十幾小時都有可能。當然你說那也很簡單，把底片盒一拉開，就讓它曝光了，就照相好了。到了時間我再把它關上，拿下來一沖洗就用了。沒有那麼簡單！因為地球在自轉，所以望遠鏡跟著地球在轉動，對吧！我們人都是跟著地球在轉動，我們人轉動感覺不到。望遠鏡跟著地球一轉動，天上的星星在底片上就劃成一道一道的。因為它曝光的時候，那個星在走，因為地球在轉動，反過來看到星星在走，對不對？所以一定要保持望遠鏡裡面的星不能夠動，在底片上是一點。那麼一個圓點要保持住的話，就要把望遠鏡來轉動。望遠鏡怎麼轉動呢？就用一個轉動望遠鏡的一個機械裝置，當然最早的是手搖的，或者是上發條的，後來就有了電動的。但是這也不可靠，因為這個轉動的儀器有快有慢，所以在望遠鏡裡面看到的星點，也不是那麼準確的。所以就要人在那裡盯著，這叫導星。望遠鏡你看有長的大筒子還有個小筒子，這個小筒子就是導星鏡。用這個先把星盯住，在我的十字絲上面，然後我再來調整。我用微動螺旋，我一看這個中間那個星點離開十字絲了，我就把它往前往後調整一下，讓它永遠保持在這個中心。經過幾小時的曝光以後，在底片上的星就是圓的，這就是很準確的。即使不是一個星，是另外的各種氣體星雲，各種特殊的情況，照下來也是準確的形狀。你知道這個工作很艱苦，我們在天文台首先要把天窗打開，把望遠鏡對著天上的星。找到星以後，就把底片放上曝光，這個時候你就要一心一意在導星鏡裡面看著十字絲中間那顆星。就盯在那裡，不許它快也不許它慢，老盯在那裡。所以你的眼睛就老盯著，照兩小時就盯兩小時，照三小時盯三小時，這沒含糊的。稍微有點不管它，也許它就把星照成橢圓的了。天文台裡面有條規矩，夏天不許開冷氣，冬天不許生暖氣，因為這樣就把空氣波動了。一波動星光就不正確了，所以必須經過冬天不怕冷，夏天不怕熱。就得這麼觀測，因此天文工作者有他的辛勞，但他拍下宇宙的景像我們讚美不絕。但現在多用電腦了，我說這個的意思是說科學的歷程不是那樣一帆風順的。
這就是我們照的月亮的形狀，從望遠鏡裡面看到的月球呢，上面許多環形山。這是太陽，那麼太陽我們把它投影在一個屏幕上來看是最安全的。這個看到的太陽就可以看到有兩點：一點，它的邊界是模糊的，不是那麼整整齊齊那麼個邊界，這叫臨邊昏暗現象。就是因為太陽是大氣組成的，那麼到了它邊上，大氣就比較厚，你看上去就模模糊糊。最讓我們驚異的是黑點子的現象，就是太陽黑子。你看到太陽黑子，這個太陽黑子呢，是太陽上的大氣的漩渦。它的溫度比較低，所以看起來比較黑。太陽表面的溫度大約有五六千度，那個黑子的溫度就要降下一千多度，所以它就比較黑。這個就是大氣的漩渦，好像地球上的大風暴一樣。地球在哪裡？右下角這個小圓點就是地球，你看這裡面能裝得下多少地球！所以我們一談天文學，就感覺到恢弘和浩大。
我想插一段小故
事，在整整五十一年以前，1953年2月23號，毛澤東主席到紫金山天文台去視察參觀，我非常榮幸地就陪同他來看天上的星星。我就問他，毛主席你想看什麼？他說我就想看太陽黑子。我說好，咱們就看。結果就拿大望遠鏡對著太陽看，怎麼也找不到。我心裡真著急，毛主席好不容易來一趟，想看太陽黑子，我這服務太差了。這種質量太低，還能配在這裡搞天文工作？後來我冷靜一想，到底太陽在哪兒呢？一看天上都是陰雲密佈，什麼也看不見，我到哪兒找呢？我就告訴毛主席，我說這個太陽黑子今天看不著。因為天上的雲太多了，是陰天看不到。一般人說看不到咱們就看別的吧。毛主席不是這樣說，他非常幽默，他當時用湖南話是這樣說的：「今天我來看太陽黑子，老天和我作對」。這是他親口說的話，我沒有錄音，但是我自己記得很清楚。後來我就和他去看別的照片去了，因為天陰了什麼也看不著。我就插這麼一段，毛主席看太陽黑子的故事。
那麼太陽上面的黑子，如果用高倍率的望遠鏡拍下來是什麼樣子呢？就這樣的，你看這個好像好幾個黑洞，這黑洞都能把地球裝進去，裝好幾個地球都不含糊。我們這麼偉大的地球，結果到了宇宙間又這麼渺校邊上還有好多像是老玉米，又是「米」，這叫米粒組織。太陽上的米粒組織是組成太陽的一些基本單位，這每個米粒組織的直徑都是幾千公里呢！所以太陽是一個炙熱的氣體星球，它的組織很複雜。如果用X光透視一下太陽是什麼樣子呢？我們透視一下，這就是用X光線拍攝的太陽畫面，它是一個核燃料的機構，所以它是靠了核燃料在保持它的能量。太陽據估計，已經有五十萬萬年以上的歷史了，它可能還有五十萬萬年的生命，就是到最後它的燃料都用完了。這裡面你可以看得出來它裡面翻滾的情況，這種巨大的活動，從X射線拍下的照片就是這個狀態。這是我們最近特別感興趣的火星，這是拍下的火星照片，不過是很多照片合成的一張照片。那麼在它的南極北極有冰雪的蓋子，這個冰雪蓋子據說是乾冰組成的，二氧化碳乾冰。但最新的消息說在火星上面曾經有過水，不過這個水現在到哪兒去了呢？是蒸發掉了？還是鑽到地下了等等？還搞不清楚。儘管這樣，美國的科學家已經迫不及待地在華盛頓發佈消息，說在火星上找到水了。如果找到水的話，人到火星去就要方便得多。
這是很漂亮的土星，很好看的土星。這土星它最特殊的就是有個光環，這光環從伽利略有了望遠鏡以後，人們就慢慢地發現，那時候望遠鏡分辨率不高，就看到在土星兩邊長了兩個耳朵。後來又仔細看，過了些時候，才搞清楚是一個光環。那麼這個光環經過飛到土星去的比較近的航天器，近距離的照片照下來的，就是這樣的，像唱片一樣旋轉。不過它演奏的不是貝多芬的音樂，它是許多微小的石塊密集在一起，所以就成了這個樣子。我今天講這個望遠鏡裡的宇宙呢，不只是在地球上用望遠鏡，在宇宙空間也用望遠鏡，所以說這個望遠鏡是廣義的，地球上的、空間的、或者飛到火星去的都在裡頭。
這是彗星，我們在左面看到這幾張彗星圖，是在國家天文台興隆觀測站拍到的海爾-波普彗星，1997年拍到的。這就是海爾-波普彗星，右邊的這個是什麼呢？右面這個是我們中國的天文愛好者自己發現的一顆彗星，這個彗星的下面還有一個小白點，那白點是個河外星系。那個河外星系呢，是一個銀河系外面的「銀河系」。它離我們大約是兩百多萬光年，光年當然距離很大了，一光年是光線走一年的距離，光一秒鐘走三十萬公里，可以繞地球七圈半，算下來一年就要走9.5萬億公里。就這麼快的光，從那裡走到我們這裡要二百多萬年，那麼正好這個彗星走在這個仙女座星系的旁邊照張相。這表示是太陽系的天體，那是遙遠的「銀河系」的天體，這一遠一近一比較，當然太陽系的天體對我們說來也挺遠，但對其銀河系外面的「銀河
系」那就顯得近了。這就是一個近的、一個遠的在一起合影，也挺好看。這就是我們看到的彗星照片。
剛才講的都是太陽系的一些星球，這是離我們很近的。儘管太陽系的星球對我們說來，我們要坐飛船也得飛很長時間，但畢竟是很近的。那麼我們現在就向遙遠的星空看去，這張照片是天上的銀河。如果在夏天的晚上，你就可以看到銀河在天上，當然我們空氣如果不太好，我們就要到更遠的郊區去看星，現在有不少人在郊區去觀星。這裡有兩顆星值得介紹，左上方的星是織女星，中間下面的這顆星是牛郎星，就是牽牛星。牛郎織女隔著銀河相望，這就是中國古代流傳的一個故事。在中國古代的傳說裡面，據說到了農曆的七月初七的晚上，銀河就消失了。好多鳥雀含著羽毛就搭起天橋，就讓牛郎織女會面。其實這都是傳說，但那天銀河倒是真看不清楚了。因為七月初七月亮是上弦月，是半個月亮，正好在銀河附近出現，當然它的光輝就遮住了銀河。至於說他們倆到底能不能見面呢？織女星離我們二十七光年，牛郎星離我們十六光年，他們之間的距離也有十六光年，打個電話來回都要三十二年，怎麼見面？這就是把這天上的星照下來，讓你慢慢評說，就這樣的。
天上的很多星星，都不是單個的。人家說你是雙星，雙星什麼意思？就是兩顆星在一起，但這個雙星的意思現在就多了。現在拿雙星來比喻各方面的事都多了，很多星星都是兩顆星在一起。所以這就是從望遠鏡裡觀測以後描繪下來的兩顆星，有的是三顆星在一起。那麼這些星呢，從眼睛看是絕對看不出來的，只有一顆星星還稍微看得見，就是北斗七星裡有一個柄上有顆星，你要好的眼睛，在最晴朗的晚上你能看到旁邊還有顆小星。一般你看不出來，要拿望遠鏡還是好分辨率的望遠鏡，才把它分得開。然後你才能看得清楚，所以天上的星，很多都是雙星，都是成雙成對的，和地上也差不多，都是這樣的。所以天上的雙星特別多，這也是很近乎人情的。這是雙星，所以天上的星有單個的、有兩個的、有三個的，這都很好看。這個星就多了，這是在金牛星座裡面叫昴星團，也叫七姐妹星團。就是肉眼說是可以看到七個，大概是多少年以前看到的，現在看不到了，肉眼只能看到六個。那麼這個星離我們是四百多光年，光線要走四百多年。那麼這個星你看發藍的顏色，為什麼有點雲霧呢？不是天上的雲把它遮住了，是它自己那裡就有雲霧。你照相照得時間長了，那個雲霧就顯現出來了。所以說攝影的曝光時間和這個大有關係，好幾小時的曝光就能把這個星雲圍繞在恆星旁邊給照出來。你還看到這個上面好像有十字架的樣子，這個星怎麼還有十字架呢？這就是望遠鏡鏡筒的十字架反射到那個照片上的，看起來好像挺燦爛輝煌的，實際上這是偶合。倒是挺漂亮，比那個圓點還好看。它就是離我們有四百多光年的叫做疏散星團，疏散星團就是離我們比較近的幾十顆星。比方這個昴星團，叫七姐妹星團，古人看到有七顆，望遠鏡看起來就有幾十顆，一百多顆都有。你就拿個小望遠鏡看，現在它已經慢慢往西面沉了，就是說你要看到那團小星呢，就離獵戶座不遠的那個小星。你一看，就能看到好多星，就是小望遠鏡都能看到，很好看的。