太空人最遠到哪
到目前為止,人類的外太空之旅其實並不遠。我們最遠到過的是月球,以太空旅行用語來形容,這有點像打開一包洋芋片般微不足道。正如我前面提過,這是因為太空旅行很危險,而且很貴,單單一件太空衣就要耗費幾百萬美元,更別提太空船了。此外,有一點要再次強調,那就是太空浩瀚無垠,行星和恆星的距離非常遙遠,所以不管要上哪去,都得花上超久的時間。
如果你搭乘目前最快的太空船前往火星,大約需要八個月才能抵達。要花上這麼久的時間,等你抵達火星又長高不少,衣服早就不合身了。事實上,科學家認為,前往火星的旅途將會非常無聊,讓太空人在大部分時間裡沉睡zzZZ 可能是個好主意,這樣才能避免他們發瘋,避免他們每小時互相尖叫高達二十次:「快到了沒? 」
由於重力的影響,太空之旅光是要出發都很困難。重力是一種力量,力量則是物體間看不見的交互作用,會產生推或拉的結果。這聽起來是相當複雜的概念,除非你實際演練過一百萬遍,拿起兩塊磁鐵互相接觸,觀察它們的作用。磁力是一種力量,你拿磁鐵的方式會決定它們的作用結果,不是一塊磁鐵把另一塊推開,就是一塊磁鐵把另一塊拉近。
然而,重力只會把物體拉近, 你不需要像磁鐵一樣的特殊金屬才能產生重力。每一個具有物理質量的東西( 包括你、這本書、你的晚餐)都會一直拉近其他東西。但是這股拉力比磁力小多了,算我們運氣好,否則所有人和東西都會黏成一團,變成一顆大球,上面有我們的晚餐、書本和家人。
當某個東西具有龐大的物理質量,重力(1)對它才會有強大而重要的作用,好比正被你坐在屁股下面的地球。地球有很大的重力拉力,你之前跳高時可能已經注意到,一跳起來就立刻被拉回地球表面。
註(1)重力:講述互相作用的吸引力時,亦作「引力」,如「地心引力」。
現在地球的重力正把你往下拉,因為這樣,你才沒有飄起來。如果你在質量小於地球的行星上,比如說火星,那麼重力也會比較小,你可能可以用同樣的力氣跳得更高。月球非常小,只有地球的六分之一質量,因此太空人可以隨意彈跳,體驗只有六分之一體重的感受。當然,如果你前往比地球大很多的行星,它的重力也會強很多, 你的手腳會忽然變得很重,走路也需要花上兩倍的力氣。
有龐大重力的東西會把質量較小的東西拉過去,因此地球的重力牽引月球,這也就是月球繞行地球(圍著它轉)的原因。太陽的重力拉動行星,因此行星都會繞著太陽運行。
因為地球的重力很強,太空船需要非常無敵超級龐大的能量才能脫離重力,進入太空。有很長一段時間,科學家並不確定這個可行性。但早在17 世紀,有個人便大膽預測,人類總有一天會實現太空旅行。這個人名叫艾薩克.牛頓(Isaac Newton),他是才華洋溢(人也有點怪)的英國科學家,他認為若想探究宇宙運行的法則,祕訣在於觀察周遭的世界,而不是只相信書本的內容。因此,有一次他拿針刺自己的眼睛,想知道會發生什麼事。
天才自有分寸。
牛頓也是第一位發現重力的人,這種力量讓行星繞著太陽運行,也讓物體從我們鬆開的手中落到地上。他曾說,只要有足夠的能量, 砲彈可以突破重力並繞行地球。不過,他恐怕沒想到這需要多大能量才辦得到,此外還需要 無比巨大 的火箭運送砲彈。
按照官方制定的數據,太空在我們頭頂上方100公里處,這其實沒多遠。我住在倫敦,以我家來算,太空還比海邊近。
不管你住在哪裡,前往度假勝地的距離可能都比你上太空更遠。往高空飛升100 公里其實沒那麼難,只要你有本事說服美國太空總署(NASA)或是俄羅斯航太公司(Russian SpaceAgency / Roscosmos),讓你在他們的太空船上搭個「便車」。
在100 公里高空上,你可以舒服地(嗯,這一點後面再詳細解說)在無重力(這一點後面也會詳細解說)太空艙中俯瞰地球,欣賞這顆我們稱為家園的藍綠色美麗行星。
你會看見漩渦狀雲朵、下方的城市燈火通明。你說不定還會看見★流星☆ ,這是太空中的小石頭進入地球大氣層時燒起來形成的。
很多太空人說,從太空中觀看地球,會有一種很想保護它的感覺,因此,或許這趟旅程結束時,你會覺得我們的星球非常特別。
但其實不是。地球是普通到不能再普通的行星,它可以說只是一大塊岩石,中間有和太陽表面一樣熾熱的核心。
地球位於太陽系中間,是繞行太陽的八大行星中的第三個。它不是最大或最小的行星,也不是⋯⋯最快的行星,亦不是最熱或最冷的行星。
它不像土星一樣,有看了會令人興奮的行星環圍繞 著,陪伴它的只有一個灰色乏味的月球。
這麼說好了,如果你玩至尊行星撲克牌,地球會是你拿到最爛的牌。只不過,地球的普通確實讓它非常特別。
宜居帶
據人類所知,地球是太陽系中唯一有生命的行星。恰恰因為地球和太陽的距離不太近也不太遠,溫度不太熱也不太冷,體積不太大也不太小,為生物的繁衍興旺提供完美要件。
如果地球離太陽很近,我們早就著火、烤焦或融化了,通常應該遭到這些待遇的只有食物。
如果地球離太陽很遠,人類無法從太陽得到足夠的熱度,就會凍成冰塊。再說一次,應該遭到這種待遇的只有食物。人體大約有百分之七十是水,可以說到時我們都會變成雪人(還有雪女和雪孩)。而且不是那種陪小小孩從事聖誕大冒險的可愛雪人,我們通通都會凍死。
但是地球上有生命,並不僅僅因為是和太陽的距離適中,有些星球和太陽的距離也差不多是這樣,照理來說一樣可以孕育物種,月球就是一個很好的例子。然而,月球的氣候條件非常嚴苛,它的地表受到陽光照射時,會高達攝氏100 度以上,比滾水還要燙。與此同時,背對太陽的那一面晒不到陽光,另一半正在煮開水,這一半卻冷到攝氏負200 度。害你要一下子穿外套,一下子脫外套。若你在月球上,現在到底是會凍死人還是燙死人?光是不停查詢氣溫就會耗掉你一整天。
生命可以在地球存活,而不是在月球存活,因為地球有大氣層。這是一層氣體,保護我們免於太陽輻射的傷害,同時也留住足夠的熱度,讓我們保持溫暖。大氣層還給了我們呼吸需要的空氣,真的很不錯。
大氣層並不是生命在地球繁衍的唯一條件,我們這群地球人很幸運,擁有宇宙中最特別又最有用的物質:水。
水是地球上唯一有三種天然形態的物質,分別是固體、液體和氣體。
這對人類的幫助很大,因為水加熱後變成氣體,冷卻時又從氣體變回液體,幫助調節地球的溫度。海水蒸發後形成 雲 ,雲化作雨水再度回到地表。雨落在你身上時,看起來對你沒有幫助,但雨水可以讓地球保持正確、溫暖、舒適的溫度。
維持生命的化學反應中,水也是不可或缺的要素。請不要再追問更多細節,這些化學反應看起來非常複雜,而且牽涉「代謝」、「催化」和「酵素」等等專有名詞,解釋起來沒完沒了。但只要用眼睛看(看看自己的手、家裡的狗,還有你叔叔阿明),就知道它確實有用。
地球幾乎有四分之三表面被水覆蓋。你也許會想:「這樣真浪費,應該有人挑一小片水域出來,在上面蓋一塊土地,再打造主題公園之類的。」(不用擔心,杜拜的居民已經首開先例,在水上打造主題公園了。)
但是,如果沒有水,整個地球就會塞得滿滿滿。而且地球是目前所知地表有水的唯一星球,至少這是目前所知的(我們還有很多探討水的篇幅,後面再詳細介紹)。
包括大氣層、水與恰好適中的溫度,這幾種要素結合起來,使得普通、中等尺寸、沒什麼意思的小地球成為生命茁壯勃發的完美場所,有植物、老虎、直升機、鄉村與西部音樂,還有所有一切。人類探索太空就是想找到另一個擁有相同條件的行星,這樣我們也可以見識一下他們的老虎、直升機和了不起的音樂。
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