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2019年度邵逸夫天文學獎

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「邵逸夫獎」於2002年成立,並設有三個獎項,分別為天文學、生命科學與醫學和數學科學,以表彰在學術及科學研究或應用上在近期獲得突破性的成果,和該成果對人類生活產生深遠影響的科學家。

2019年度邵逸夫天文學獎頒予愛德華•史東以表彰他領導旅行者項目。旅行者項目在過去四十年間,改變我們對四顆巨行星和外太陽系的瞭解,開展了探索星際空間的任務。

相片提供:NASA/JPL-Caltech 愛德華•史東

愛德華•史東 1936年於美國艾奧瓦州諾克斯維爾市出生,現為美國加州理工學院大衞•莫里斯物理學講座教授和特別項目副校長。1959年及1964年於美國芝加哥大學分別取得物理學碩士及博士學位。隨後,他加入美國加州理工學院工作,先後擔任研究員(1964–1966)、高級研究員(1966–1967)、助理教授(1967–1971)、副教授(1971–1976)及教授(1976–1994)。自1994年起成為大衞•莫里斯講座教授,以及從2004年起擔任特別項目副校長。在加州理工學院工作期間,亦曾擔任物理、數學、天文學部主任(1983–1988)、負責天文設施的副校長(1988–1990),以及副校長和噴射推進實驗室所長(1991–2001)。愛德華•史東是美國國家科學院院士。

相片提供:NASA/JPL 航行者

航行者(又稱旅行者)是美國太空總署探索外行星的任務,由1977年發射的兩艘太空船航行者一號及二號組成。完成近距離研究木星和土星的主要任務後,航行者二號更造訪了天王星和海王星。兩艘太空船繼而飛離太陽系,現已進入星際空間。航行者一號更成為目前最遠的人造物體。

航行者大大加深了我們對巨行星多方面的瞭解,包括其質量、形狀、大氣層、行星環以至重力場;亦提高了我們對巨行星許多衞星的認識,並且發現了22顆衞星。在可見的未來,航行者二號將仍是唯一探訪過天王星和海王星的太空船。由於天王星和海王星相比起太陽系的其他行星,似乎更能代表大部分系外行星,所以航行者二號所得獨一無二的數據,對系外行星的研究更顯得重要。

 

重要日期

  航行者一號 航行者二號
發射 1977年9月5日 1977年8月20日
飛越木星 1979年3月5日 1979年7月9日
飛越土星 1980年11月9日 1981年8月25日
飛越天王星 不適用 1986年1月24日
飛越海王星 不適用 1989年8月25日
太陽系全家福 1990年2月14日 不適用
進入星際空間 2012年8月25日 2018年11月5日
 

2019年時與地球的距離

航行者一號 145天文單位
航行者二號 120天文單位

(1天文單位為地球與太陽的距離)

相片提供:NASA/JPL

與航行者二號相比,航行者一號雖然較後發射,但其路徑讓它較先到達木星,因此命名為航行者一號。

Volcanic plume on Io
相片提供:NASA/JPL
航行者一號在木衞一上,首次觀察到地球以外有活躍的火山存在。現時,我們知道木衞一有數百個火山,是太陽系中火山活動最活躍的地方。其活躍的地質狀態,源自木星的潮汐力對木衞一內部產生潮汐加熱,以及木衞二和木衞三的重力拉扯作用。
 
Great Red Spot on Jupiter
相片提供:NASA/JPL
航行者拍攝到木星及其大紅斑首批高解度圖像。大紅斑是一個大小約為地球的兩倍,經已存在了約300年的風暴。圖像亦清楚顯示出較小的湍流結構及渦旋。
Saturn's rings
相片提供:NASA/JPL
土星環並不是連續的整片,而是由大小不同的顆粒組成。顆粒主要成分是水冰,並含有少量雜質。不同的雜質有可能做成土星環輕微的顏色差異。航行者亦發現土星環有各種複雜的結構。
 
Titan covered by a thick atmosphere
相片提供:NASA/JPL
航行者首次詳細測量土衞六的大氣層。其大氣的主要成分為氮,並包含少量甲烷。土衞六是太陽系中唯一擁有濃密大氣層的衞星。

航行者發現天王星及海王星的磁軸大幅度傾側偏離自轉軸,位置亦頗為偏離行星中心。可以想像,這兩顆行星上的指南針不再指向北極點。

相片提供:NASA/JPL

航行者觀察到海王星有一個巨大的風暴系統:大黑斑,其大小比得上地球,附近的風速更可高達每小時2000公里。海王星是太陽系中風速最高的地方。

航行者一號在距離太陽60億公里的位置,拍攝了一輯太陽系「全家福」,包括被稱為「暗淡藍點」的地球圖像,這圖像可顯示地球在浩瀚的宇宙中如何渺小,因而成為代表地球的一個標誌。

Family portrait of solar-system planets
相片提供:NASA/JPL
太陽系全家福由60張圖像組成。圖中看不到水星,因為它離太陽太近;亦偵測不到火星,因為受到相機中散射的陽光影響。小圖中的行星圖像經過放大。
 
Our Earth, known as the ‘pale blue dot'
相片提供:NASA/JPL
太陽系全家福中被稱為「暗淡藍點」的地球。背景的光由相機中散射的陽光所致。
Location of heliosphere and interstellar space
相片提供:NASA/JPL-Caltech
太陽吹出以電離氣體組成的太陽風,形成一個泡狀的區域包圍著太陽系的行星,稱為太陽風層。在太陽風被星際氣體的壓力阻擋而停止的地方,就是太陽風層邊緣,稱為太陽風層頂。以外的區域就是星際空間。航行者現已穿越了太陽風層頂,進入星際空間,並送回關於星際空間中的等離子體速度、密度和溫度等數據。
 
Graph showing frequency of sounds or vibrations of the dense plasma
相片提供:NASA/JPL-Caltech/University of Iowa
航行者一號捕捉到星際空間中高密度等離子體的震動聲音,其頻率顯示等離子體的密度。
試  點擊 來聽聽這些聲音吧
相片提供:NASA/JPL-Caltech

每艘航行者都載有「黃金唱片」,當中收錄了55種語言的問候句,以及經挑選的天然聲音(例如風聲)、音樂和圖像,用以描繪地球上多樣性的生命和文化。只有航行者遇到外星高智慧生物時,黃金唱片才有機會被播放。

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