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【天文數理資料】(轉貼)地球有親兄弟?
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地球找到親兄弟?
天文學發現「超級地球」Gliese 581 c(圖左),環繞紅矮星Gliese 581運行,其條件可能適合生物生存。
美聯社

歐洲天文學家宣布,在距離地球20.5光年(194兆公里)的太空,發現了一個「超級地球」,不但氣候和地球類似,而且有水和重力,這是人類在太陽系以外發現的第一個類似地球的行星,科學家已把這裡視為尋找外星生物的重要目標。

透過位於智利安地斯山拉席拉的天文望遠鏡,南歐洲天文台發現,地球這個大哥哥的體積是地球的五倍、半徑是1.5倍,圍繞天秤星座中紅矮星Gliese 581運行,因此稱為Gliese 581 c。雖然和紅矮星的距離比地球和太陽的距離近14倍,但因紅矮星溫度較低(比太陽低50倍),所以並沒有被輻射烤焦,而繞行一圈只要13天。其表面重力為地球兩倍,足以留住水份。

估計這個超級地球的溫度在攝氏0至40度,屬於「可居住帶」,也就是說溫度不會低到水份結冰,也不會高到水份蒸發,而可以在星球表面維持液體狀態,適合生命生存。在我們的太陽系中,只有地球屬於「可居住帶」。

【2007/04/25 聯合晚報】


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(轉貼)雷雨當頭罩 離樹遠一點
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美德數學家 發現超大質數

德國《焦點》週刊網站日前報導,美國和德國的數學家先後計算出了兩個新的質數,這兩個數字都超過了1100萬位,是迄今所知的最大質數。

美國洛杉磯的一個研究小組和德國北萊茵-威斯特法倫州的數學愛好者分別發現了迄今所知的最大質數。美國研究小組的創紀錄數字更大,因為它超過了1200萬位:2的43112609次冪減去1。

德國數學家協會透露,朗根費爾德的數學愛好者漢斯-米夏埃爾‧埃爾文尼希發現的超過1100萬位的質數也打破了2006年創造的世界紀錄。

埃爾文尼希說:「我在9月6日21:45分的時候意識到,我發現了一個超過1000萬位的質數。其實我的電腦能計算得更快,但因為電價上漲,所以我不再晝夜開機,而是每天只開6-8小時。」他計算出的質數為2的37156667次冪減去1。

質數只能被自身和1整除。它們在給機密數據加密領域扮演重要角色。數字越大就越難確定它們是否為質數。美國洛杉磯和德國朗根費爾德的計算機分別於2008年8月23日和9月6日計算出新的質數。

國際質數搜索項目「網際網路梅森質數大搜索」(GIMPS)經過復核驗算後證實,這兩個數字都是質數。以加州大學的埃德森‧史密斯文為首的研究小組贏得了美國電子產品維權基金會提供的10萬美元大獎:他們發現的質數是第一個超過1000萬位的。

【2008/09/19 新華社】

雷雨當頭罩 離樹遠一點

連續在聯合報報導中看到閃電傷人事件,於心悽悽焉,可見防範雷電傷害必備之常識值得重述。而為了便於說明先簡要回顧一下雷雨形成的條件與過程。

乾淨空氣的絕緣度為每公尺三百萬伏特,亦即每庫倫電荷生成三百萬牛頓的力。下雨亦即濕空氣時約打七至八折。都比晴空電場平均只有每公尺一百五十伏特大很多。因而需要(一)透過強烈對流形成深厚且雲頂超過冰點高度之積雨雲;(二)有較大雨滴的強降水,使附近正負兩種電荷上下分離,進而增強電場,達到突破絕緣度的強度(稱為斷阻電位),造成空氣分子離(子)化,也就是所謂的放電現象。

此時沿放電路線上的空氣會產生高溫,所形成的光就是閃,以每秒三萬公里速率傳播;所發生的聲音則是雷,以每秒約三百五十公尺(約為攝氏卅度時的速率,會隨氣溫升高增大)的速率擴散。百分之九十的閃亦即電子流由雲向地下傳,因而習慣上稱為落雷,實際上還有百分之十為上傳。

根據以上簡述,吾人可得到防範被閃電擊中的幾條守則:

一、夏季、梅雨季與春季如一定要去野外,行前注意天氣預報,盡可能避開有雷雨的地區,或做好防雷準備;

二、看到附近有高聳的積雨雲,尤其是頂帶鉆狀,雲下帶雨旛者,那就是雷母雲,一定要避開它;

三、由起雲到第一次閃,最快只要十五分鐘,夏日午後當身處荒野,見有起雲情形時,一定要好好把握這段寶貴時間;

四、閃後聞雷聲的時間每差一秒代表雷母雲距聽者的距離為三百五十公尺左右,看看它的移動方向與速率,以採取適當迴避措施;

五、雷聲愈來愈大,或出現霹靂(直擊地面之落雷),表示雷雨已當頭,快向室內或車內躲,如來不及,快避開樹木等突出物,並跑去低窪處;

六、照前面所說的電場強度反推,一個落雷的勢力半徑約為六公尺,因而如野外有一棵孤立的樹,雷雨時要離它六公尺以外;

七、萬一受到傷害儘速送醫,如有需要途中進行CPR。

平均而言,一個單一的閃所放出電能,可供應廿萬人一分鐘的用電,其傷害力可想而知。不可不防。

【2007/08/05 聯合報】



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(轉貼)外太陽系有水 首度看到
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外太陽系有水 首度看到
中研院助研究員梁茂昌參與的國際天文研究團隊,證實在離地球六十三光年的行星上有水存在。圖為歐洲太空總署模擬發現水蒸氣的熱木星(小球)環繞恆星的情形。
圖/梁茂昌提供

中央研究院環境變遷研究中心助研究員梁茂昌參與的國際天文研究團隊,今年初成功觀測距地球六十三光年的外太陽系行星大氣中的水蒸氣,這是科學家第一次找到證據,證實太空中的確有水。

長期以來科學家都認為,外太空的行星上應該有水,但各種觀測研究始終沒有定論。這次由法國、台灣、美國、英國和西班牙天文及行星科學家所組成的研究團隊,透過美國太空總署Spitzer紅外線太空望遠鏡觀測系外行星HD189733b,成功發現水的存在,研究成果刊登在昨天出版的英國期刊「自然」(Nature)上。

這項研究是由歐洲太空總署駐巴黎天文研究所研究員泰尼提(Dr. Giovanna Tinetti)所領導,成員還包括加州理工學院教授,曾任中研院訪問學者的翁玉林與梁茂昌等多人。

行星HD189733b坐落於狐狸座(Vulpecula)距離地球約六十三光年遠的某個外太陽系。這個行星的組成跟木星非常類似,大氣的平均溫度大約為攝氏七百多度,此類行星通常被稱為「熱木星」。

這顆行星的重量約為木星的一點一五倍、地球的三百六十五倍,這是因為此行星距離恆星只有四百五十萬公里,遠小於地球和太陽的一億五千萬公里。

研究團隊用紅外線望遠鏡,觀測這顆行星轉到所繞行的恆星與地球間時所獲得的光譜,成功證實系外行星水的存在。梁茂昌解釋,研究觀察到波長三點六微米、五點八微米和八微米的光譜差異,且發現這顆行星的大氣在三點六微米的吸收比起其他兩個波長來的小,水就是符合這個條件的物質。

梁茂昌說,今年四月有另一個研究指出,哈伯望遠鏡在另一系外行星上曾觀測到水,但在當時的狀況下,望遠鏡的觀測靈敏度不夠,研究的準確度也不夠。

他說,也有另外的研究團隊觀測同一顆行星,卻沒發現水,主要是因為觀測方法的不同。

梁茂昌說,其他的研究團隊都是在行星轉到恆星背後時觀測,可能就會偵測不到水蒸氣;但他們等到行星轉到恆星與地球中間時才觀測,就順利偵測到水蒸氣。

他指出,這次研究的意義不只證明外太空有生命的必備要素,觀測方法也有所突破,未來應可運用在下一世代的太空望遠鏡上,有助於在類似地球的外太陽系行星中,獲得水的資訊,是否適合人居住,甚至探尋太空中其他生物是否存在。

梁茂昌說,這次觀測的行星的主要組成是氫氣,其次為氦氣,水只占這個行星的五萬分之一,這類的行星具有生命的機率微乎極微。

梁茂昌是第一位對這類行星做過詳細大氣化學模擬的科學家,預測水是可穩定存在。在這個研究團隊中,他負責建立研究理論與假說。

【2007/07/13 聯合報】

中國時報 2007.07.13  
中研院參與國際團隊 太陽系外行星 發現第一滴水
朱立群/台北報導

 

    中研院參與的國際天文研究團隊首度在太陽系以外行星發現「第一滴水」。

    這顆系外行星是「HD189733b」,科學家在它的大氣層裡找到水分子的存在。國際頂尖期刊《自然》(Nature)今天以「號外新聞」公布這項發現。

    這項成果推翻美國天文物理學家巴曼(Travis Barman)今年稍早在《天文物理雜誌》(Astrophysical Journal Letters)發表的研究。中研院參與的國際團隊認為,巴曼以哈伯望遠鏡為工具,對「水」的觀測敏感度遠低於他們使用的「紅外線太空望遠鏡」,因此印證能力薄弱。

    HD189733b行星所在的太陽系距離地球六十三光年,是一顆氣體行星,九十%由氫氣組成,類似太陽系的木星。但HD189733b的大氣溫度有攝氏七百多度,木星則低於零度,因此HD189733b又稱「熱木星」(Hot Jupiter),與巴曼觀測到的行星並稱在外太空找到水的兩顆「紅星」。

    中研院參與這個國際研究團隊的成員是該院環境變遷研究中心助研究員梁茂昌,他是團隊最年輕的學者(卅一歲),也是唯一一位台灣人。團隊包括法、美、英、西班牙共十二人,他們用「煙雨濛濛」的光學原理印證氣體水分子存在於該行星中。「就像雨中開車、視線時好時壞,我們用紅外線太空望遠鏡觀測時的光譜差異,印證了水分子的存在。」

    梁茂昌表示,「水」是唯一可以明確看出多個光波波長吸收差異的界質,尤其是波長各為3.6、5.8、8微米時。研究團隊指出,該行星上的大氣在光波長3.6微米的吸收,比其他兩個波長來的小,「水的存在是唯一的解釋」。

    閻紀宇/綜合十二日外電報導

    歐洲太空總署天文學家所領導的團隊昨天宣布,他們首度在一顆太陽系外行星(exoplanet)「HD189733b」的大氣層發現水分,顯示宇宙中擁有水分的行星應該不在少數。

    HD189733b位於距離地球約六十三光年的狐狸座,前年才被天文學家發現。它是一顆形態類似木星的高溫「氣體巨星」,質量約為木星的一.一五倍,地球的三百六十五倍,直徑則為木星的一.二五倍。它繞行一顆黃矮星「HD189733」,公轉週期只有二.二天。HD189733大小接近太陽,但溫度較低。

    歐洲太空總署泰尼提博士領導的團隊,利用美國航空暨太空總署史匹哲太空望遠鏡,以紅外線裝置觀測HD189733b大氣層吸收紅外線的情形,從而確定其大氣層確實含有水蒸汽。

    不過這並不表示HD189733b可能有生命存在,因為它實在太熱了。HD189733b平均溫度超過攝氏七百度,有些地區甚至會飆升至兩千度,水蒸汽不可能冷凝成雲,更別說降下雨水。

中國時報 2007.07.13  
新銳梁茂昌 最哈吳宗憲
朱立群/人物側寫

 

    中研院環境變遷研究中心助研究員梁茂昌是世界上發現「外太空有水」國際團隊中最年輕的科學家。六十五年次的他說:「我的頭號偶像是吳宗憲」。

    梁茂昌是認真的。他對吳宗憲主持的節目如數家珍,而且會模仿吳的說話、走路方式。他唯一的娛樂就是看電視閱讀科幻小說,以此釋放研究工作壓力。但進入天文物理的研究工作後,梁茂昌轉換心情,這時的偶像成了物理學家費曼及愛因斯坦。

    「我欣賞費曼以不同角度詮釋量子力學,也驚訝於愛因斯坦豐富的創造力、想像力。」梁茂昌這位卅歲出頭的年輕天文物裡學家,以上述三人為偶像,在生活上、工作上,為自己的人生目標努力。

    此次發現外太空有水,梁茂昌負責重要的理論計算工作,團隊成員認為他雖年輕,但已有大將之風。「我研究天文,但我不喜歡星象,夜晚的星空裡,我只能認出月亮、金星、火星。」這位新銳科學家仍不脫年輕人的口吻。



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(轉貼)到超級地球 需廿多萬年
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中國時報 2007.04.26 
尋找外星人 20光年外發現超級地球
閻紀宇/綜合廿五日外電報導

歐洲一個天文學團隊昨天宣布,他們先前發現的一個太陽系外行星「Gliese 581 c」,各方面環境似乎相當近似地球,其地表甚至可能有液態水存在,為生命的萌生提供了基本必備條件,未來將是人類探索外星生命的重點觀測目標。

天文學已暱稱Gliese 581 c為「超級地球」。它位於距離地球約二○.五光年(一百九十三兆公里)的天秤座,繞行紅矮星「Gliese581」(由已故德國天文學家Wilhelm Gliese編號)運轉,周期只有十三天。領導研究團隊的日內瓦大學天文學家伍德瑞表示,Gliese 581 c的質量約為地球五倍;直徑較難確定,可能是地球的一.五倍;它應該有類似地球的岩石構造,而不是像木星那樣的氣體巨星。

地表溫度適中 可能有水

更重要的是,Gliese 581 c與其恆星的距離,雖只有地球與太陽距離的十四分之一(○.○七三AU),但這顆紅矮星的質量僅為太陽的三分之一,亮度更只有太陽的百分之一,因此Gliese 581 c正位於所謂的「適居區」(habitable zone),其地表溫度不會太熱也不會太冷,估計約在攝氏○度至四十度之間。

果真如此,Gliese 581 c可能有液態水存在,而水正是一切生命的源頭。

根據行星形成理論研判,Gliese 581 c地表可能有大氣籠罩,其密度也會影響溫度;過於稠密的大氣會導致地表溫度過高,水分子無法凝結為液態,金星就是如此。此外由於Gliese581 c距離恆星相當近,可能會被潮汐力鎖定為類似月球的「同步自轉」狀態,永遠以同一面朝向恆星。如此一來,Gliese 581 c將呈現為溫差巨大的陰陽兩極,一半永晝,一半永夜。

紅矮星Gliese 581周遭還有另外兩顆行星,「Gliese 581 b」質量為地球的十五倍,近似海王星;「Gliese 581 d」則為地球的八倍。前者距離恆星太近,後者卻太遠,位置都不如Gliese 581 c適中。

類似行星 銀河系有很多

尋找環境近似地球、可供生命萌生的太陽系外行星,是近年來國際天文學界的盛事,歐洲與美國天文學家更是隔著大西洋較勁。由伍德瑞領導的十位歐洲天文學家,運用「歐洲南方天文台」(ESO)組織位於智利拉西拉的巨型天文望遠鏡,將焦點對準過去天文學界較為忽略的紅矮星,終於發現Gliese 581 c,拔得頭籌。紅矮星是宇宙中數量最龐大的恆星,在銀河系中約佔四分之三,因此像Gliese 581 c這類的行星,可能相當普遍。

參與計畫的法國學者戴爾福斯說:「Gliese581 c 地表溫度適中,距離地球不算太遠,因此對於未來尋找外星生命的太空任務,它將是個相當重要的目標。在宇宙的藏寶圖上,我們可以把Gliese 581 c圈起來。」

不過其他天文學家指出,這項發現尚屬初步階段,Gliese 581 c是否真有液態水存在,仍需進一步觀測研究

物理學大師霍金評論說:「我相信宇宙間會有類似地球的行星,但上面有沒有生命則是另一個問題。到目前為止,小綠人還沒拜訪過地球。」

中國時報 2007.04.26 
探測外星生命 從太空看得清
閻紀宇/特稿

許多天文學深信,地球上的生命在宇宙中絕不孤單,然而太陽系地球以外的行星及其衛星,至今仍然沒有生命存在的蹤跡;因此近廿年來,搜尋太陽系外行星(exoplanet)儼然成為天文學界的顯學,而條件與地球近似、環境足以蘊育生命的行星,也成為天文學夢寐以求的聖盃,「Gliese 581 c」的發現在這方面是重大突破。

自一九九五年迄今,天文學家已經發現約兩百廿七顆太陽系外行星,不過泰半是形態近似木星的氣體巨星,不僅體積遠超過地球,而且其環境也不容許液態水存在,要讓生命萌芽更是絕無可能。後來隨著觀測技術的進步,天文學家也慢慢發掘出約略近似地球的行星,例如質量為地球三.九倍的PSR 1257+12 C、與恆星距離接近一天文單位的HD 142 b、HD 28185b與HD 128311 b。

不過從天文生物學來看,一顆行星有無可能成為生命的家園,還要看它是否位於「適居區」(habitable zone),亦即恆星周圍適合生命發展的行星軌道區域。這個區域的大小決定於中心恆星的質量與光度、行星大氣等因素。行星距離恆星如果太遠或太近,可能會導致地表溫度太低或太高,無法形成生命不可或缺的液態水。Gliese 581 c的重要就在這裡,它是第一顆確定位於恆星適居區的太陽系外行星,令天文學家寄予無限希望。

傳統探測太陽系外行星的方法主要有天體測量法、視向速度法、脈衝星計時法、凌日法、微重力透鏡法、恆星盤法、直接攝影等等,其中以又稱「擾動法」的視向速度法最為多產,是目前的探測主力。如果能從太空進行偵測,將可以避免地球大氣層的擾動影響,探測穿透無法大氣層的紅外線,大為提高觀測敏感度。

歐洲太空總署(ESA)「對流旋轉與行星橫越計畫」(COROT)的人造衛星已在去年底升空;美國國家航空暨太空總署(NASA)「克卜勒計畫」(Kepler Mission)的太空望遠鏡預計在明年十一月發射,兩者都使用凌日法。ESA的「達爾文計畫」(Darwin)探測器與NASA的「類地行星發現者號」(TPF)則會嘗試直接拍攝系外行星的照片,但兩者都還處於籌畫階段。

未來天文學家不僅要找到更多太陽系外行星,更希望能夠直接觀測到這些星體上的生命跡象。NASA專家特勞布指出,他們將借重「地暉」(earthshine)的觀念進行觀測。地暉意指地球反射的太陽光,如果某個行星上面有生命存在,那麼從其地暉應該可以看出端倪,例如植物進行光合作用所需的葉綠素。不過這些行星的光芒與其恆星相較,實在太過暗淡,因此需要具備極高精確度的新一代儀器

如果外星人入侵地球… 學者出書探討

科學家在其他星系發現適合生命生存的「超級地球」,讓尋找外星生命的行動出現進展。然而,不少好萊塢電影中的外星人並不友善,一旦外星人真的拿著死光槍入侵地球,地球人該如何應變,一些學者真的在認真探討這個問題。

曾為美國國防部與美國太空總署工作的航太工程專家泰勒與波恩等人,去年出版了一本討論人類要如何抵禦外星敵人的書,名為「行星防禦概論:對抗外星人入侵的現代戰爭研究」。

一九六○年,美國天文學家德雷克利用宇宙中適宜生物居住星球的估計數量,推測人類與外星人接觸的機率。泰勒與波恩從德雷克的想法得到靈感,整理資料,推算出銀河系中可能有成千上萬種具有智能的外星生物,而且每隔一百年,這上萬種生物中的一兩種,就可能造訪地球。

已故義大利物理學家費米在半個世紀前曾經質疑外星智慧生物的存在,他認為,假如宇宙中有很多外星生物,地球人應該早就接觸過外星人了。但泰勒與波恩表示,費米說錯了,就算外星人有能在一天之內穿越數千光年的科技,外星人要探索銀河系裡全部的恆星系統,仍須費數百萬年,因此地球人直接遭遇外星人的機會雖然不大,但不能就此認為沒有外星人。

泰勒與波恩表示,外星人入侵地球並非全無可能。二○○一年,這兩位學者就開始構思外星人入侵地球時,地球人該如何在這種「不對稱戰爭」中存活。泰勒認為,外星人與地球人一旦開戰,地球人必須採取穆斯林游擊隊員對抗駐伊拉克美軍的「打帶跑」戰術,才有機會存活。

【2007/04/26 聯合報】

到超級地球 需26.5萬年

超級地球Gliese 581c所處的恆星系統距離太陽系約有廿點五光年。換言之,它繞行的恆星Gliese 581是距離地球最近的一百個恆星之一。

即使如此,超級地球距離我們的地球仍有一百九十四兆公里。目前人類速度最快的太空船是探測冥王星的「新地平線號」,這艘太空船離開太陽系時可加速到時速八萬四千公里。換算起來,太空人若搭乘新地平線號前往超級地球,需要約廿六萬五千年。

如果未來人類的科技進步到能夠在太空人有生之年抵達超級地球,會發現這顆行星表面環境與地球有很大差異。由於超級地球的重力是地球的一點六倍,站在超級地球表面,你的體重會增加,六十八公斤的體量,感覺上會有一百零八公斤那麼重。此外,由於超級地球公轉一周只需十三天,所以當地「一年」只有十三天,住在上面,彷彿一下子就老了好幾歲。

超級地球與其繞行的恆星,距離是地球與太陽的十四分之一,也就是說,Gliese 581這顆紅矮星掛在超級地球的天空上,看起來比地球上看到的月球要大廿倍。學者目前還不知道超級地球會不會自轉,因此超級地球上極可能有一個半球永遠是白晝,另一個半球永遠黑夜。

目前人類只能遙遙瞭望超級地球環繞的紅矮星,但必須借助天文望遠鏡。從北半球觀測這顆恆星,它的位置約在天秤座附近,位於東南方天空的低處。紅矮星是最常見的一種恆星,約占恆星總數的七成五,質量比太陽小,密度比太陽大,表面溫度比太陽低,因此泛紅。

天文學家一直在尋找一個像地球這樣溫度適宜、能讓液態水在表面流動的行星。這個行星與它環繞的恆星的距離必須恰到好處,才能讓生物生存。發現超級地球是天文學上極為重大的突破,猶如找到了天文學的聖杯。

天文學家過去至少發現兩百個太陽系之外的繞日行星,大部分是氣體巨星。這些類似木星的星體有極大重力,距離恆星也很近,溫度很高,上面幾乎不可能有生物生存。

【2007/04/26 聯合報】



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