地球上的太阳光线移动了一米远,那这个太阳在天上运行了多长公里路程?

星辰大海是人类的梦想,但从目前的情况来看,人类就只去过距离地球最近的一颗星球:月球,这的确有点小尴尬。好在人类还可以向宇宙深空发射无人探测器,它们可以代替人类飞到更远的区域,去探索宇宙中的奥秘。

时至今日,人类发射的探测器早已拜访了太阳系中所有的行星,甚至在太阳的附近,也有它们的身影出现。

在众多的探测器之中,知名度最高的应该就是旅行者一号了,该探测器于1977年发射升空,迄今为止,旅行者一号已在太空中飞了44年,与地球的距离大约为228亿公里,这也使得它成为了距离地球最远的人造物体,没有之一。

227.6亿 千米外的它需要21小时才能把数据传回地球,地面指挥中心的指令也需要同样长的时间,才能传达给旅行者一号,一来一回就是将近两天的延迟。

那么问题来了,从1977年发射至今,旅行者一号是怎么保证相隔数百亿公里,还能精准和地球联系上的?

毕竟本身就在地球上的我们,生活中时不时都还会遇到信号问题,旅行者一号作为一架上世纪70年代的探测器,身上究竟有什么黑科技?

与今天形形色 色的人造卫星和探测器,大都采用太阳能电池板供电不同,旅行者一号用的是核同位素电池,也就是我们熟知的核动力来供能,这样才能保证它在光照稀薄的太阳系外侧,依旧有充足的能源开展各项工作。

和今天我们在地球上通讯类似,太空中的旅行者一号也是用无线电和NASA保持联络的,但因为无线电信号强度和引力一样也遵循平方反比定律,所以现在旅行者一号发射的信号到达地球后,强度只有最初发射时的100万亿亿分之一

为了尽可能保证通信不中断,旅行者一号设计之初就把主体最大的部分做成了高增益天线,也就是我们现在看到的这一口直径3.7米的“大锅”,在超高精度陀螺仪的协助下,旅行者一号不论飞到哪里,这口锅都会牢牢对准地球方向。

然而仅仅对准是远远不够的,因为旅行者一号的无线电发射功率只有20瓦,数据传输速率更是仅有160比特/秒,NASA必须要在地球上架设“千里眼和顺风耳”,才能捕获到旅行者来自200多亿公里外的呼唤。

早在在20世纪60年代,也就是旅行者一号发射的十年前,NASA就开始建造一个名为“深空网络系统”的天线阵列。

它们由若干口类似射电望远镜的大锅构成,最大直径70米,全球拥有三个站点,在地球表面呈120度分布,这样一来地球自转也不会造成通讯盲区,无论何时深空网络都能收到探测器的信息。

今天的深空网络除了负责联系旅行者一号,还在为其他远距离航天器提供服务,比如日本的隼鸟2号就是借助了深空网络,才能顺利在“龙宫”小行星上取样返回的,不然早就失联了。

旅行者一号,究竟是如何躲避小行星的呢?

可能有人会认为,旅行者一号应该是装了高科技的“探路装置”,能够提前预判自己是否会撞上某颗小行星,然后再以自身的动力进行适当的机动,从而达到躲避小行星的目的。

不得不说,这是一个非常合理的推测,但事实却并非如此,那实际情况是怎么样的呢?答 案就是:科学家在设计旅行者一号的时候,根本就没有考虑过应该如何去躲避小行星,换句话来讲就是,旅行者一号在“旅途”中会不会撞上小行星,全看它自己的运气……

需要指出的是,科学家这样做是有足够的理由的,原因很简单,那就是小行星在太阳系中分布得极为稀疏,探测器撞上小行星的概率完全可以忽略不计。

渐行渐远的旅行者,结局会是怎么样的?

科学家预计到2025年,旅行者一号的核电池就会完全耗尽能量,到时候它将彻底与地球世界失联,唯一能证明它身份的,只有镶嵌其内的镀金圆盘唱片,里面不但存有人类文明的绝大部分信息,还有地球和太阳系的基本情况,以及相对于周围脉冲星的精确位置。

由于唱片记录的信息实在太过于详细,所以早在旅行者一号发射之前,就有人担心它会引来外星人入侵,在《三体》火热的今天,这种担心似乎还有卷土重来之势。

但这只是杞人忧天罢了!

旅行者一号飞行速度只有16.9km/s,虽然超过了太阳系16.7km/s的逃逸速度,但在半径一光年的太阳系里,旅行者一号的速度还是远远不够的,至少还得飞3万年才能离开太阳系,而3万年后人类还在不在太阳系都不好说。

其实旅行者一号最后的结局,很可能是被未来人类重新捕获然后放进博物馆,毕竟它的轨道数据是固定的,失联之后也不可能发生改变,未来太阳系大开发时期,人类完全有能力找到旅行者一号并把它带回来。

文章来源: 宇宙观察,魅力科学

第5课《地球》习题一:
1.最初,人们凭直觉来认识地球,提出“()”的猜想,我国古代人认为,天像一个(),地像一个(),是()的。
2.古希腊学者()通过对()分析以及人们对(出海的帆船)长期观察提出地球是()的假设。
3.1961年,苏联宇航员()乘坐”()”宇宙飞船,首次从太空看到地球是一个()的星球。
4.1519年,葡萄牙的航海家())带领他的船队从()出发,一直朝一个方向航行,1522年,船以又回到了()。他的首次坏球航行验证了一个伟大的猜想——地球是()的。
5.2003年我国宁航员()乘半“()”飞船在太空中围绕地球飞行了14圈。
6.我们看到的()是地球的模型。
1.古代人认为地球的形状是方形的。()
2.人们一开始就知道地球是球形。()
3.人们对地球的认识经过了漫长的时间。()
4.从太空中观看地球,发现地球是一个萧蓝色的星球。()
5.地球很大,但它的大小可以测算出来。()
6.地球是一个非常标准的圆球。()
1.我国古代人对地球形状的认识是()。
B.提出了“天圆地方”的猜想
2.从太空遥望地球的第一位中国人是()。
A.费俊龙B.杨利伟C.聂海胜
1.古代人对地球形状的猜想都有哪些?
2.在生活中有哪些现象可以推测出地球是球形的?
1.天圆地方、锅、方形的棋盘、平;2.亚里士多德、月食的景象、球形;3.尤里·加加林、东方1号、蔚蓝色;4.麦哲伦、西班牙、西班牙、球形;5.杨利伟、神舟五号;6.地球仪。
1.答:在古代,由于科技不发达,人们对地球形状的探究只能凭想象去猜测,于是有了古中国的“天圆地方说”,古印度的“龟象说”,古埃及的“神话说”。伴随着科技的发展,人们对地球的形状有了新的认识,2300多年前的古希腊哲学家亚里士多德推断出地球是球体或近似球体。1800多年前,张衡认识到了地球与宇宙之间的关系,500多年前波兰天文学家哥白尼提出了“日心说”,400多年前麦哲伦的环球航行证实了地球是一个巨大的球体。
2.答:人们站在海岸边看远处的航船,发现总是先看见进港船只的桅杆,再逐渐看见船身,出港的船只,则总是船身先消失,然后桅杆才逐渐隐没在海平面下,据此,人们推测地球是球形的。
第5课《地球》习题二【无答案】:
(1)古代中国人认为天像一口()地像一个方形的棋盘,是()的。
(2)我国汉代()在他的《浑天仪注》写了有关地球形状。
(3)()年,人类发射了第一艘宇宙飞船。
(4)像地球这样自身不发光,围绕太阳运行的星叫()。
(5)()上目前已知唯一有生物的行星。
(6)()的航行是第一次的环球航行。
(7)古希腊学者()根据月食推测地球是球形的。
(8)生活在海边的人们发现,当帆船回港时总是先看到(),后看到()。
(1)地球的表面是平的。()
(2)伽利略的环球航行证明地球是球形的。()
(3)地球上的照片白色表示是沙漠。()
(4)郑和下西洋的航行是第一次的环球航行。()
(5)航天员在太空看地球是绿色的。()
(6)在太空看地球的面积绿色最大。()
(1)地球仪上黄色表示()。
(2)()年,人类发射了第一艘宇宙飞船。
(1)科学家是如何证明地球的形状的?
(2)为什么地球能适合人类生活?
地球图片各颜色所表示的含义。
请你设计一个证明地球的形状实验。
第6课《月球》习题一:
1.月球是()的卫星,它是距离我们最()的天体。
2.17世纪,意大利物理学家、天文学家(),用自制的望远镜观察(),发现月球表面是()的。
3.月球上没有(),也没有();月球表面温差(),最高可达()最低可降至零下()。
4.1969年7月16日,美国3个字航员乘坐“()”飞船奔向月球,3天后,()第1个登上月球。
5.月球表面的环形山是由于米自宇宙的()和()撞击而成的。
1.月球是地球的卫星,它绕着地球运动。()
2.月球的引力大约是地球的1/6。()
3.月球上没有空气但是有液休水。()
4.人到月球上和在地球上的感觉是一样的。()
5.人类可以检测到月球上有生命存在。()
6.月球不能发光发热,但能反射太阳光。()
1.()的故事反映了我国古代人们盼望登月的梦想。
2.月球上的山大多是()。
3.宇航员在月球上要用无线电对话,是因为月球上()。
4.人在月球上可以不费力地举起大石头,这是因为()。
1.月球表面是什么景象?
2.说说在探索月球的历程中,人类观察月球的工具和手段发生了哪些变化?
3.你想去月球旅行吗?设想一下,去月球旅行需要做哪些准备?
第6课《月球》习题一参考答案:
1.地球;2.伽利略、月球、凸不平。3.空气、液态水、很大、100℃、170℃;4.阿波罗号、阿姆斯特朗;5.流星、陨石。
1.答:月球表面高低不平,有平原,有许多大大小小的环形山、高地和月海,月球上没有空气,没有液态水,没有动植物,月球表面温差很大,最高可达100摄氏度,最低可降至零下170摄氏度。
2.答:从远古开始的用肉眼观察月球,用石头、木炭等来做观月记录;用天文望远镜来观察月球到无人探测飞行器近距离对月球进行科学探测;人类登月进行科学考察与试验。人类探月的技术与工具越来越先进;人类对月球的数据勘测越来越精确;人类对月球奥妙的了解越来越多。
3.答:需要带上氧气、水和食物,而且由于月球昼夜温差大,还要带上防寒服等。 
第6课《月球》习题二【无答案】:
(1)意大利天文学家()用自制的望远镜观察月球,看到了月球表面有众多的()、()和()。
(2)许多年来,科学家一直认为环形山是由于()形成的。
(3)环形山是由来自宇宙的()撞击形成的。
(4)在宇宙中,环绕行星运行的天体被称为()如()。
(5)()围绕地球运行,是地球的()也是距地球最近的天体。
(6)举出几个月相名称的例子,()、()、()等。
(1)月相就是用球的形状在变。()
(2)月球在晚上是自东向西运动的。()
(3)月球自己能够发光。()
(4)月球上有生物。()
(5)农历三十,能看到月亮。()
(1)许多年来,科学家一直认为环形山是由于()形成的。
(1)如果到月球旅行,你会观察到什么?需要带哪些东西?
(2)月亮在天空中的位置变化有什么规律?
如何模拟月球的公转,观察月相的变化?
请你设计一个环形山的模拟实验。
第7课《太阳》习题(无答案)
(1)()是一颗自身能发光、发热的气体星球,它的体积相当于()万个地球那么大。
(2)太阳是()系中一颗普通的恒星,是离地球最近的恒星。
(3)太阳与()之间的距离约为1.5亿千米,光在()中的传播速度约为30万千米、秒。
(4)阳光照射到地面,光线与地面的夹角就是()。用它可以表示太阳的()。
(5)太阳表面温度约(),内部温度可达()。
(1)太阳发光也是反射别的星球光。()
(2)太阳是一颗行星。()
(3)太阳的体积比地球小,因为在天上看起来很小。()
(4)光在真空中传播速度很快的。()
(5)离地球最近的天体是太阳。()
(1)许多年来,科学家一直认为环形山是由于()形成的。
(2)太阳是一颗()。
(3)太阳表面温度约为()度。
(1)怎样才能清楚地表示太阳的高度在一日内的变化?
(2)太阳与地球之间的距离约为1.5亿千米,光真空中的传播速度约为30万千米/秒,此刻照在你身上的阳光是什么时候从太阳发出的。
用量角器测量太阳高度的方法是什么?
第8课《太阳钟》习题一:
1.很久以前,人们就注意到太阳的()和()的变化是有规律的,人们就利用这个规律来计算()。
2.随着时间的变化,物体在阳光下影子的()和()也会慢慢发生变化,而这样的变化是有规律的。()就是利用这个原理制成的。
3.使用手掌日时要注意:面向(),()向上,平端()在胸前;上午用()手,下午用()手。
4.选择一个有阳光的地方,在地上垂直插一根小棍。当你的手表到达某一个整点时,就在木棍的()处放一块()作为记号,并把时间记录下来。这就是著名的()。
1.虽然世界各地有许多不同类型的日晷,但是基本的构造却是相同的。()
2.太阳钟是利用日影的运动来指示时间的,不过阴天和夜晚,它就不起作用了。()
3.日晏是古代的计时工具,现在早就弃之不用了。()
4.日是古人的计时工具,它随意摆放,不影响计时。()
5.利用手表、三角板、卡纸、指南针和硬纸板可以做一个较精确的太阳钟。()
1.下列三种仪器中,利用光影来计时的是()。
2.日是测量()的工具。
3.北京故宫博物院保存的日属于()。
1.日是用来观测什么的仪器?是根据什么规律制成的?怎样测定时间?
2.人们利用什么知识来制造不同形状的日晷?
第8课《太阳钟》习题一参考答案:
1.运动、投影、时间。2.方向、长短、太阳钟。3.正南方、掌心、左、右。4.投影、石头、牛顿钟。
1.答:日容是用来观测计算时间的仪器。是根据太阳的运动和投影的变化规律制成的。日晷晷针的影子投在晷面上,并随着太阳在空中的方向移动,人们根据暑针影子在晷面上的位置来确定时间。
2.答:人们利用太阳的运动和投影的变化规律来制造不同形状的日晷,例如三千多年前的中国古代石晷,北京故宫博物院保存的赤道日晷和欧洲人沿用至今的日晷等。 
第8课《太阳钟》习题二(无答案):
(1)太阳在天空中的位置变化轨迹呈()。
(2)影子的形成需要的条件是()。
(3)古代人注意到太阳的移动和影子的变化有关系而且这种变化是有(),于是制造出了()工具,这一类工具在西方被称为(),在中国被称为()。
(4)太阳在东边,物体的影子朝向()。
(5)在()影子是最短的。
(1)太阳发光也是反射别的星球光。()
(2)太阳是一颗行星。()
(3)太阳的体积比地球小,因为在天上看起来很小。()
(4)光在真空中传播速度很快的。()
(5)离地球最近的天体是太阳。()
(1)许多年来,科学家一直认为环形山是由于()形成的。
(2)太阳是一颗()。
(3)太阳表面温度约为()度。
(1)影子的长短、方向与太阳的位置变化有什么关系?
(2)你知道有哪些日晷?都是怎么工作的、它们有什么不同?(举出二个例子)
如何用硬卡纸和指南针制作一个地平日晷?
物体影子长短、方向是怎样随“太阳”的位置变化而改变的? 

今天我们聊一聊宇宙,最远距离的星系有多远?光年是一个长度单位,我们会在后文中详细介绍它的概念。对于人类而言,一光年是一种难以想象的距离,那么,人类发现的最遥远的星系呢?星系约等于存在于爆炸后的5亿年,那一时期,对每一个爱好天文的人而言都很特别,因为此时恰好是宇宙摆脱黑暗的阶段。也就是说,宇宙以前完全沉浸在黑暗中,没有太阳、没有月亮、没有星星,到了这个阶段才开始慢慢挣脱黑暗的束缚,逐渐开始向人们展示群星闪烁的天幕。

科学家观测到来自于这一时期的星系,不能不说是人类研究太空史的重要发现,在宇宙起源的研究上具有很重要的价值。为了捕捉到这丝微弱的光线,科学家可谓绞尽脑汁。为了验证这一星系的确实存在,他们在五个不同的波段上都监测到这一星系,进而论证了该星系存在的确定性。后来,科学家们发现,这一星系的年龄并不广阔,不超过2亿年。而且,这一星系的体积非常小,但是结构致密。

光年是时间单位吗?一看到年字,我们就会想到1年是365天,所以潜意识中就把光年归为时间单位的行列,太阳系实际上非常广阔,然而,即使是这样的太阳系,放在茫茫的宇宙中也显得非常渺小,甚至还不如沧海中的一票呢。当我们看到这样一个数字时,会不会觉得眩晕呢?科学家们也觉得相当麻烦,研究起来也费事,因此人们就想了一个办法:发明了一个新的长度单位,即光年,取光走1年的距离为1光年。所以说,光年虽然字面上有一个年字,却是一个长度单位,而非时间单位。

最后,大家都听过《小星星》这首歌,也都会唱。在晴朗的夜空,我们经常能看到满天的星星,可是它真的会眨眼睛吗?其实它当然不会眨眼睛了,这都是光的折射造成的视觉错觉。我们一起来发现这个小秘密吧!

光线能够在很多种介质中传播,它们不畏真空的环境,也不介意水、空气、砖石、塑料等很多物质。如果物质发生变化,那么它的传播方向便会发生改变,并且当两种的密度不一样时,它也会发生转折。用肉眼看过去,光在转折时,会出现忽明忽暗的变化。

星光便是光线透过气层反射到我们的眼睛内,我们因此而看到了点点星光。但是天空中的星星距离我们所在的地球非常遥远,遥远到测量它们的单位都是光年。其实也就是说,我们看到的牛郎星实际上是16年前从牛郎星上放射出来的光芒。因为距离实在是太过遥远,当光线抵达地球的时候,已经被弱化了。再加上气密度的变化,导致光发生转折,因此,我们看到的星星都是一眨一眨的。

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