【新文章】天涯若比鄰

銀河系內上千億顆恆星，最接近地球的是哪一顆呢？答案很簡單，地球是太陽系的行星，最接近地球的當然就是太陽了！

那麼，最接近太陽的星星又是哪顆呢？

唐代詩人王勃在他的《送杜少府之任蜀州》之中寫道：「海內存知己，天涯若比鄰。」現代天文學家也很浪漫，把最接近太陽的恆星稱為比鄰星。

古中國天文學裡，有一顆星星叫做南門二，在現代天文學裡則叫做半人馬座α（α Centauri）。半人馬座α是最接近太陽系的恆星系，因此亦是除太陽以外最接近地球的恆星。現代天文學家透過天文望遠鏡發現，原來南門二是個三星系統，三顆恆星用現代天文學命名法稱為半人馬座α A星、B星及C星。

經典力學有個經典的問題「三體問題」，三個經由重力互相吸引的星體的軌道是不會穩定的。咦，這豈不是很奇怪嗎？太陽、地球、月球也是三個星體、甚至太陽系八大行星是九個星體，太陽系各行星的軌道為什麼會穩定？

答案是：太陽系行星的軌道原來並不穩定！事實上「不穩定」的意思是在數學上沒有解析解（close-form solution），以致該系統長遠下去會趨向混沌。因此，我們要問的不是「穩不穩定」，而是「在多久的時間內能維持穩定」。太陽系能維持長時間穩定的行星軌道，是個天文學難題。

太陽系內除太陽外最重的星體就是木星，因此擾動各大行星的軌道最大貢獻就是來自於木星。不過，即使木星是最重的行星，其質量亦只有太陽的0.09%，而不同研究指木星對地球和其他行星造成的擾動時間尺度各有不同。有些研究指擾動與太陽系年齡相若，因此太陽系能維持穩定。無論如何，事實是太陽系的穩定程度已足以讓地球在過去幾十億年間演化出生命。

而半人馬座α三星系統亦一樣，雖然在數學上最終都會趨向混沌，但因為其三顆恆星的排列，使它們能維持一段相對長時間的穩定軌道——半人馬座α A和B星以約80年的週期互相環繞共同質心轉動，相距介乎11到36天文單位之間，而C星環繞A、B兩星轉動的軌道則約13,000天文單位遠處，公轉週期長達55萬年。因此可以近乎看成是半人馬座α的（A、B星）與（C星）的雙星系統。

而半人馬座α C星在現階段正好位於靠近太陽系的一邊，因此比其餘二星更接近地球，天文學家就引用王勃的詩句，把它稱為比鄰星。比鄰星是一顆暗淡的紅矮星，至今發現了兩顆行星，叫做比鄰星b和比鄰星c，因此也是最接近地球的兩顆太陽系外行星（exoplanet）。

從我們的太陽飛到比鄰星要多久呢？這要看看它距離我們多遠，以及我們飛得有多快。比鄰星離太陽大約4.24光年遠，光年的意思是光線在一年之中走過的距離。所以，如果我們飛得像光一樣快（一秒鐘能夠環繞地球跑差不多八個圈），我們只需要4.24年就可以飛到比鄰星了。

之不過，人類的科技還未進步得足夠在短時間之間把太空船加速至光速。人類所造迄今最快的太空探測器是美國太空總署的柏克太陽探測器（Parker Solar Probe），它的速度達到時速69萬2千公里！試想像用這個速度從香港出發，只需要67秒就能夠抵達美國紐約！然而，相對於時速10億7千9百萬公里的光速，柏克太陽探測器的速度可只能算是「龜速」，需要飛超過5千8百萬年才能抵達比鄰星。

不過，以上計算都是以地球為準的。可是，愛因斯坦發現的相對論告訴我們，當我們的速度越快，相對於靜止不動的其他人，時間就流逝得越慢。如果我們與柏克一起飛往比鄰星，相對於在留在地球上用望遠鏡看著我們的人，我們可以節省0.0001%的時間，即大約比5千8百萬年提早10年就可以到達了⋯⋯

【航行者任務已經43年】航行者任務 40 年：航行者的最後自白

航行者號剛剛在太陽系外傳送回來的資料，發現了太陽釋放的一種新型電子爆發，再一次為科學作出貢獻。以下這篇是我在3年前寫的航行者自白，是我的自白系列之一，謹以此文向即將用盡能源的航行者號致敬。

//距離太陽 139.4935 天文單位，地球 139.2145 天文單位，相對太陽速度每秒 16.9995 公里。太陽系內帶電粒子讀數 0.2，太陽系外帶電粒子讀數 2.2。任務時間 39 年 11 月 15 日，通訊延遲 19 小時 17 分 49 秒。航行者 1 號通訊結束， over 。

噢，抱歉，傾聽者。我專注傳送當刻數據，忘記了自我介紹。您好，我是「航行者 1 號」，現正航向廣闊無垠的星際空間。

地球時間 1977 年 8 月 20 日，亦即 40 年前今天，我的兄弟「航行者 2 號」從地球出發，展開航行者任務。1977 年 9 月 5 日，我亦從地球出發，比航行者 2 號遲了兩個禮拜。我們的任務是探索太陽系巨型行星，主要是氣體巨行星木星和土星。探訪土星之後，我們延續任務，繼續飛往太陽系邊緣。旅途上，我們不斷把所見所聞傳回地球，幫助人類科學家了解宇宙。

雖然我比航行者 2 號遲了半個月出發，卻比他早 4 個月、在 1979 年 3 月 9 日抵達最接近木星的位置，因為我走的軌跡比較短。沿途我們為木星拍了很多照片，不過大部分都是在最接近木星的 48 小時內拍攝的，因為距離越近照片越清晰。除了相機之外，我們身上設有很多其他科學探測儀器，包括紅外線和紫外線光譜儀、三軸磁場探測器、離子能譜儀、帶電粒子和宇宙射線探測器、無線電天文儀器、偏振光儀、離子波儀等等。科學家們希望利用這些儀器收集的資料了解太陽系，所以我們就用無線電天線把所有數據都傳回地球。

我們發現了木星系統很多有趣的現象。例如，我發現木衛一「艾奧」上有強烈的火山活動，這是首次於地球以外天體發現活火山。航行者 2 號則發現了木星環，由於太暗淡，地球上的人根本察覺不到它的存在。我們收集的數據幫助科學家了解木星、木衛星、木星輻射帶以及木星環，很多人受這些發現啟發而成為科學家。

探訪木星之後，我們借助木星的引力加速，飛向土星。我在 1980 年 11 月 12 日來到土星大氣表面上約 12 萬 4 千公里的地方，發現了土星環結構原來很複雜，也測量了土星和土衛六「泰坦」的大氣。航行者 2 號則於 1981 年 8 月 25 日才到達土星，那個時候我已經開始向太陽系的邊緣進發。離開土星前，我們都看見了土星大氣之中閃耀著的美麗紫外線極光。我想，這就是科學引人入勝的地方。

航行者 2 號的軌跡雖然比我的長，他卻可以繼木星和土星後順道探訪天王星和海王星，使他成為了迄今唯一到訪過這兩個冰巨行星的太空探測器。他利用土星引力助推航向天王星，然後再利用天王星的重力飛往海王星。像這樣的木星、土星、天王星、海王星剛巧運行至同一方向，每 167 年才會發生一次。於 1986 年 1 月 24 日探訪天王星、1989 年 8 月25 日探訪海王星之後，航行者 2 號亦利用海王星的重力進行一次急轉彎，飛往太陽系邊際。

我們雖是兄弟，但其實從升空一刻起，就肯定永遠不能再次相見。我們都在完成太陽系巨型行星探索任務之後飛往星際空間，不過我們的航道各不相同。我航向太陽系北方，而航行者 2 號則往南方進發。再見了，我的兄弟，一路順風。

1990 年，一位叫做卡爾‧薩根的地球科學家，向我發送了一個請求：希望我在永遠離開太陽系之前，回頭為太陽系每一個行星成員拍攝最後一幅照片。水星太接近太陽而拍不到，因為來自太陽的強烈光線可能會損壞我的相機。火星的影象亦淹沒在相機內部太陽光散射之中。

其實，我很樂意在地球消失於無盡漆黑之前，再看一看這個故鄉。我把相機鏡頭對準地球，按下了快門。在這幅照片之中，地球比一個像素更小，只能看見黑暗中的一個小光點。卡爾‧薩根說，雖然這照片並沒有什麼科學價值，卻有著深刻的意義。每個人類、一切愛和恨，都發生在這個比一個像素更細小的星球之上。我希望這幅照片能夠使人類明白，渺小的生命在廣闊的宇宙面前是如何微不足道，卻又是如何無比珍貴。

1998 年 2 月 11 日，我超越了前輩「先鋒 10 號」，成為離地球最遠的人造太空探測器，全因我的速度是人類迄今為止所造的太空探測器之中最快的。先鋒 10 號和「先鋒 11 號」是分別於 1972 和 1973 年升空、首個拜訪木星和土星的太空探測器，因此是我們的前輩。

我們身上都帶著向地外智慧生命問好的禮物。

先鋒 10 號和 11 號各自帶著一塊鍍金鋁版，上面刻有氫原子超精細結構圖、地球人的模樣、太陽相對 14 個脈衝星的位置、太陽系示意圖，以及先鋒太空探測器的剪影和軌跡。

我和航行者 2 號則各自帶著一塊金唱片，裡面儲存了 115 幅卡爾‧薩根和他的團隊挑選的關於地球的照片和大自然的聲音，包括人類所知的科學知識、地球與各行星、母親餵哺嬰兒、奧運會比賽、天文望遠鏡的照片、不同天氣、各種動物叫聲、汽車、火箭和人類親吻的聲音等等，更記錄了長達 1 小時的人類腦波。

唱片裡亦儲存了不同文化的音樂和 55 種不同語言的祝福語。在唱片封套上，更刻有教導地外智慧生命如何讀取唱片內容的圖示，以及與先鋒任務差不多的科學和天文資訊。人類希望我們能夠作為太空使節，代表地球上的生命向其他銀河系居民表達祝福。

我在 2004 年 12 月 6 日首先穿過太陽圈終端衝擊波，也可說是太陽系的內邊界。太陽系邊緣是太陽風與星際物質相遇之地，兩者相撞會產生衝擊波。衝擊波以外就是日鞘，是飛往星際空間的最後一段路。航行者 2 號比我晚了兩年多，在 2007 年 8 月 30 日穿過太陽系另一邊的終端衝擊波，飛進日鞘。

2012 年 8 月 25 日，我走過日鞘，穿越日球頂層，終於正式進入星際空間。這裡是不受太陽風影響的未知國度，我又開始忙起來了，不斷把珍貴的星際空間數據紀錄下來，一一傳給地球上的科學家們。我所測量到的數據令科學家大開眼界，他們發現傳統的太陽圈模型是錯誤的。這些資料幫助他們建立了一個新的物理模型，我很高興在這麼遠的地方仍能為科學作出貢獻。

然而，縱使已經脫離太陽風影響範圍，我並未完全飛出太陽系。在這個區域，太陽引力仍然能夠吸引天體繞其運行。我仍要飛很遠很遠的路程，才能到達太陽系的真正邊界——奧爾特雲。科學家猜測，在距離太陽 2 光年的位置，即太陽與最近恆星「比鄰星」的一半距離，有一個由冰微行星構成的雲團，稱為奧爾特雲。這些冰微行星，應該就是長週期彗星的來源地。

可惜的是，未來當我終於抵達奧爾特雲的時候，我體內的核能電池早已用盡，再沒法為地球上的科學家檢驗他們的理論。到了 2025 年，我的所有儀器都會停止運作，我將不能再與你們說話。

300 年後，我會發現奧爾特雲真的存在嗎？幾萬年後，我將飛進真正的星際空間，遠離一切恆星的管轄範圍。真的會有外星生命發現我嗎？到時候，地球文明仍然存在嗎？我不知道。

我會帶著人類的願望，永遠徘徊在銀河系裡，直到宇宙終結。//

上週漏網東西軍角逐的選項是：「穿山甲除藥」vs.「深潛太空人」。經過24小時的刺激票選之後呢，「深潛太空人」獲得50.5%的票數，險勝了1個百分點而已。
　
這次的廝殺真的非常激烈，完全沒辦法預料哪一條會贏，我們節目開播以來頭一次看到這麼接近的票數！雖然穿山甲高票落選，但還是要在這邊呼籲：沒有買賣就沒有殺害。
　
「深潛太空人」這個題目非常科普，繼5月底，美國睽違9年再度發射載人火箭後，美國太空人又繼續創造新的里程碑，不過這次不是上太空，而是「下海」寫歷史，下海就是字面上的下海。美國史上第一位完成「太空漫步」的女性太空人，現年68歲的凱薩琳‧蘇利文，選在世界海洋日的前一天6月7日，潛入馬里亞納海溝南端的最深處「挑戰者深淵」，成為世界上第一個抵達這個地球最深處的女性，但更厲害的是，她還是目前世界上唯一一個，既上過太空又到過海溝的人，上天下海成就解鎖。
　
這次蘇利文是和另一名美國退休海軍軍官「維斯科沃」搭檔，整趟任務包括下潛和上升，共花了大約4到5小時，兩人下潛了1萬零925公尺，在海溝底部的溫度攝氏零下5度，但很可惜沒看到魚。回到陸地上的時候，蘇利文還打電話給距離地球408公里外的「國際太空站」連線一下。總之呢，蘇利文現在可以很自豪的說，她曾經造訪過離地球最遠的地方，以及離地心最近的地方。
　
蘇莉文其實在踏入航太業以前，幾乎是沒有任何科學背景的，會成為太空人其實也有點無心插柳。她父親是航空工程師，雖然她從小就對太空非常感興趣，但後來讀大學的時候，卻想說自己很擅長學習新語言，那乾脆主修語言好了，還計畫成為一名翻譯人員，不過大一的時候選修了一門海洋生物學課程，就這樣歪掉跑到了科學的懷抱。後來她大學畢業的時候拿的是地球科學學位，26歲就拿到地質學博士學位，結果畢業那年她回家過耶誕節，她哥哥突然拿出NASA的太空人招募申請書，鼓勵她去申請看看，她想說試試無妨，結果1978年她就被選中，成為NASA第一批女性候選太空人之一。
　
她在NASA服務的15年間，總共執行過三次太空梭任務，累計532個小時的太空飛行記錄，除了剛剛提到的，她是第一個完成太空行走的女太空人以外，還參加過一些厲害的任務，像是1990年4月美國部署哈伯太空望遠鏡，她就是其中一員。
　
1993年離開NASA，跑去擔任「美國國家海洋和大氣管理局」（NOAA）的首席科學家，後來被歐巴馬任命為這個單位的行政長官，2014年被《時代雜誌》選為百大人物之一。反正她就是一個從外太空到內子宮都開外掛的人，上知天文下知地理，陸海空三棲達人。
　
「挑戰者深淵」是太平洋「馬里亞納海溝」的最深處，最最最深處是1萬零971公尺，是目前已知地表最深的地方，比凱莉的股溝還要深（？）我們知道世界第一高峰是「珠穆朗瑪峰」對吧？「珠穆朗瑪峰」的海拔高度是8,848公尺，想像一下你把「珠穆朗瑪峰」倒插進海底，都還碰不到「挑戰者深淵」的底部，據說你往溝裡丟一塊石頭的話，要一個多小時才會到底。那海溝底部的溫度大約是攝氏0度左右，而且四周一片漆黑，水壓是8噸，相當海平面壓力的1100倍，如果潛水艇破一個小洞，應該不到一秒人就變肉醬。
　
因為環境真的太險惡了，所以過去執行過的任務，有載人加上沒載人的，兩隻手數得出來，甚至比上過月球的人數還少。最早一次是1960年，美國探險家和瑞士探險家聯手下潛，停留了20分鐘，發現海溝底有魚蝦之類的生物，1995年日本也執行了一次無人下潛，最有名的是2012年，奧斯卡名導演「詹姆斯卡麥隆」，挑戰單人下潛，還一口氣停留了3個小時，而一開始我們提到的，跟蘇利文搭檔的「維斯科沃」，他自己在2009年兩度獨自挑戰成功，然後帶蘇利文下去之後隔沒幾天又帶了另一個女登山客下去，真的是把潛水艇當計程車搭，喔對了，他2009年的時候說他在海溝裡看到塑膠袋和糖果包裝紙，所以在這邊也要呼籲大家減塑，不然真的很誇張，連那麼深的海溝裡都有人類的垃圾足跡。
　
其實現在隨著科技發展，要飛天遁地都不成問題，不過我曾經聽過一段話說得很好，就是不要抱持著「征服」的心態去挑戰大自然，不然總有一天會被大地之母教訓，我們要帶著尊敬的心情與大自然互動，也別忘了愛護環境和動物，穿山甲沒有療效，不要再吃穿山甲了喔～
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「深潛太空人」這個題目非常科普，繼5月底，美國睽違9年再度發射載人火箭後，美國太空人又繼續創造新的里程碑，不過這次不是上太空，而是「下海」寫歷史，下海就是字面上的下海。美國史上第一位完成「太空漫步」的女性太空人，現年68歲的凱薩琳‧蘇利文，選在世界海洋日的前一天6月7日，潛入馬里亞納海溝南端的最深處「挑戰者深淵」，成為世界上第一個抵達這個地球最深處的女性，但更厲害的是，她還是目前世界上唯一一個，既上過太空又到過海溝的人，上天下海成就解鎖。
　
這次蘇利文是和另一名美國退休海軍軍官「維斯科沃」搭檔，整趟任務包括下潛和上升，共花了大約4到5小時，兩人下潛了1萬零925公尺，在海溝底部的溫度攝氏零下5度，但很可惜沒看到魚。回到陸地上的時候，蘇利文還打電話給距離地球408公里外的「國際太空站」連線一下。總之呢，蘇利文現在可以很自豪的說，她曾經造訪過離地球最遠的地方，以及離地心最近的地方。
　
蘇莉文其實在踏入航太業以前，幾乎是沒有任何科學背景的，會成為太空人其實也有點無心插柳。她父親是航空工程師，雖然她從小就對太空非常感興趣，但後來讀大學的時候，卻想說自己很擅長學習新語言，那乾脆主修語言好了，還計畫成為一名翻譯人員，不過大一的時候選修了一門海洋生物學課程，就這樣歪掉跑到了科學的懷抱。後來她大學畢業的時候拿的是地球科學學位，26歲就拿到地質學博士學位，結果畢業那年耶誕節左右，她哥哥參加了NASA的太空人招聘計畫，也鼓勵她去申請看看，結果1978年她就被選中，成為NASA第一批女性候選太空人之一。
　
她在NASA服務的15年間，總共執行過三次太空梭任務，累計532個小時的太空飛行記錄，除了剛剛提到的，她是第一個完成太空行走的女太空人以外，還參加過一些厲害的任務，像是1990年4月美國部署哈伯太空望遠鏡，她就是其中一員。
　
1993年離開NASA，跑去擔任「美國國家海洋和大氣管理局」（NOAA）的首席科學家，後來被歐巴馬任命為這個單位的行政長官，2014年被《時代雜誌》選為百大人物之一。反正她就是一個從外太空到內子宮都開外掛的人，上知天文下知地理，陸海空三棲達人。
　
「挑戰者深淵」是太平洋「馬里亞納海溝」的最深處，最最最深處是1萬零971公尺，是目前已知地表最深的地方，比凱莉的股溝還要深（？）我們知道世界第一高峰是「珠穆朗瑪峰」對吧？「珠穆朗瑪峰」的海拔高度是8,848公尺，想像一下你把「珠穆朗瑪峰」倒插進海底，都還碰不到「挑戰者深淵」的底部，據說你往溝裡丟一塊石頭的話，要一個多小時才會到底。那海溝底部的溫度大約是攝氏0度左右，而且四周一片漆黑，水壓是8噸，相當海平面壓力的1100倍，如果潛水艇破一個小洞，應該不到一秒人就變肉醬。
　
因為環境真的太險惡了，所以過去執行過的任務，有載人加上沒載人的，兩隻手數得出來，甚至比上過月球的人數還少。最早一次是1960年，美國探險家和瑞士探險家聯手下潛，停留了20分鐘，發現海溝底有魚蝦之類的生物，1995年日本也執行了一次無人下潛，最有名的是2012年，奧斯卡名導演「詹姆斯卡麥隆」，挑戰單人下潛，還一口氣停留了3個小時，而一開始我們提到的，跟蘇利文搭檔的「維斯科沃」，他自己在2009年兩度獨自挑戰成功，然後帶蘇利文下去之後隔沒幾天又帶了另一個女登山客下去，真的是把潛水艇當計程車搭，喔對了，他2009年的時候說他在海溝裡看到塑膠袋和糖果包裝紙，所以在這邊也要呼籲大家減塑，不然真的很誇張，連那麼深的海溝裡都有人類的垃圾足跡。
　
其實現在隨著科技發展，要飛天遁地都不成問題，不過我曾經聽過一段話說得很好，就是不要抱持著「征服」的心態去挑戰大自然，不然總有一天會被大地之母教訓，我們要帶著尊敬的心情與大自然互動，也別忘了愛護環境和動物，穿山甲沒有療效，不要再吃穿山甲了喔～
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