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埃德温·哈勃 | 天文观测哪家强?
查字典地理网 来源|2016-10-09 发表|教学分类:地理科普

地理学习

学习资料

埃德温·哈勃

《星际穿越》中,土星旁边的虫洞将我们带去了一个全新的星系。可一个世纪前,人们还认为宇宙中只有银河系一个星系呢。是谁第一个打破坚冰,带领人类望向深空?正是125年前出生的一位伟大科学家——埃德温·哈勃。

埃德温·哈勃证实了银河系外还有其他星系存在,并发现了星系的红移现象,建立了哈勃定律,证明宇宙在加速膨胀。他是公认的星系天文学之父。月球上的哈勃环形山、我们熟知的哈勃太空望远镜,以及小行星2069,都是以他命名。

哈勃太空望远镜

关于他还有什么不为人知的故事呢?他和图灵一样,是超级厉害的体育健将呢!

全能运动员哈勃

1889年11月20日,埃德温·哈勃出生在美国密苏里州一个保险从业员家庭。第二年,全家搬到伊利诺伊州的惠顿市。

小时候,哈勃各科成绩都非常好,除了拼写,但令他声名远播的不是智商,而是超常的体能。他擅长棒球、足球、篮球、田径、拳击……(从小体育不及格的学渣小编哭了)。

1906年,哈勃正在上高中,他在同一场高中田径运动会中,获得了7个第一名和1个第三名。同年,他还打破了伊利诺伊州高中跳高的州际纪录。

在篮球场上,他更是全能选手,从中锋到得分后卫,无所不能。1907年,他带领芝加哥大学篮球队问鼎联赛冠军。

他还有个兴趣是用假饵钓鱼,业余还练习拳击。

永不言弃的孝顺学霸

在芝加哥大学,哈勃学习了数学和天文学,1910年获得了科学学士学位。

之后,为了满足父亲的希望,他放弃了终身热爱的天文学,转而去牛津大学王后学院学习法律, 并成为牛津大学最早的罗德奖学金获得者之一(罗德奖学金是最久负盛名的奖学金项目,是全球最难申请的奖学金,录取率是万分之一,被誉为“全球本科生诺贝尔奖”)。后来,他又开始学习文学和西班牙语,并获得了硕士学位。

1913年,哈勃的父亲去世了,他从牛津回到美国照顾伤心的母亲和姐弟。他对法律实在没有兴趣,所以开始在印第安纳州的一所高中当老师,教西班牙语、物理和数学。

当了一年的高中老师,25岁的哈勃决定重新开始追求自己的梦想——成为职业的天文学家。在一位曾教过哈勃的教授推荐下,他进入了隶属于芝加哥大学的叶凯士天文台,学习天文学,并于1917年获得了博士学位,论文题目是“模糊星云的图像研究”(Photographic Investigations of Faint Nebulae)。

哈勃的博士论文

走向深空——银河系并不孤单

第一次世界大战爆发时,哈勃应征入伍。战争结束后,他在剑桥大学待了一年,随后著名天文学家乔治·海耳邀请哈勃到加州威尔逊山天文台工作。他在这里,一直工作到去世。

1919年,哈勃刚到达威尔逊山天文台时,碰巧赶上当时全球最大的100英寸(2.5m)口径胡克望远镜的落成。那个时候,科学家普遍认为,宇宙中只包含唯一的一个星系——银河系。然而,哈勃用胡克望远镜发现,事实远不是这么简单。他在包括仙女座星云和三角座在内的“漩涡星云”中发现了造父变星。“旋涡星云”实际上是螺旋星系,当时的人们以为这是银河系范围内的一种星云,故得名。造父变星则是一种非常明亮的变星。

螺旋星系

1922年到1923年,哈勃的观测首次向人们证明,这些所谓的“星云”并不是银河系的一部分,而是分布于遥远宇宙的星系。他的观点遭到了许多主流天文学家的反对,特别是哈佛大学天文台台长哈罗·沙普利。讽刺的是,哈罗·沙普利正是证明银河系的中心不是太阳系、太阳系其实处在银河系边缘的那位天文学家,他却不愿意承认银河系不是宇宙的中心。沙普利对哈勃提出了严厉的批评,并称他的成果是垃圾。

1924年11月23日,哈勃35岁。他不顾众人反对和嘲笑,在《纽约时报》上发表了自己的发现,并在次年1月1日,将正式的论文发表在美国天文学会会议上,为他赢得了500美元的奖金。

哈勃的这一发现,从根基上动摇了人们对宇宙的看法,为后人铺就了宇宙深空观测的道路。可以说,我们现在对宇宙的认识,是从哈勃开始的。

对了,哈勃还非常不同意当时人们对星系的分类方法,自创了“哈勃序列”,由于图形很像音叉也被称为“哈勃音叉图”。他根据目视观测将星系分为椭圆星系、透镜星系、螺旋星系和不规则星系。直至今日,无论是专业的天文研究还是业余天文学的观测,哈勃序列都是最常用的星系分类法。

哈勃音叉图

那一抹红移——宇宙竟然在加速膨胀

我们知道,当火车呼啸而过时,我们听到的声音是由尖啸变到低沉。这是由于声波的多普勒效应,即波源与观察者相互靠近,观察者接受的频率增大;如果二者远离,则接收到的频率减小。

谢耳朵的多普勒效应

光波也有同样的效应,只不过,光的频率变化表现在颜色上。频率高的光偏蓝,频率低的光偏红。也就是说,如果物体朝我们而来,光的频率增大,色彩将偏蓝,如果它离我们远去,频率降低,色彩会偏红。

在哈勃之前,已有科学家发现星系有红移现象,他们认为星系正在以300~1800公里/秒的速度远去。在此基础上,哈勃研究了46个星系,发现了一个震惊世界的秘密——星系越远,红移程度越大,远离我们的速度越快。也就是说,星系正在加速离去,宇宙正在加速膨胀。这被称为“哈勃定律”,成为宇宙膨胀理论的基础。

Blowing in the Wind

纵观哈勃的一生,他出生在一个基督教家庭,但是对宇宙的研究和观测,让他逐渐认识到人类认识和思维的局限,最终成为一个不可知论者。

1953年9月28日,哈勃因脑血栓去世。死后,没有举行任何葬礼。他是火葬、土葬,还是将遗体捐献给医学了,或是把骨灰洒向大海了?没有人知道。他的妻子格蕾丝也没有公布他的墓地在何处。

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