走进上海天文馆

叶志刚

3月2日，我慕名前往上海天文馆，乘地铁到龙阳路，同站换乘16号线，从起点站一直乘到终点站滴水湖，出站再步行一段路，全程花了整整两小时，才到达上海天文馆入口处。
眼前的上海天文馆，其独特的建筑设计已然是一道风景线。

上海天文馆，位于浦东临港新片区滴水湖畔，2021年7月17日正式开馆，为目前全球建筑面积最大的天文馆，是集教育、研究、收藏、展示、交互功能为一体的科普基地，通过高仿真场景模拟手段，采用增强现实、虚拟现实、生物识别等技术手段，融合视、听、触的感官体验，构建沉浸式宇宙空间体验环境。

上海天文馆主建筑以优美的螺旋形态构成“天体运行轨道”，独具特色的圆洞天窗、倒转穹顶和球幕影院这三个圆形元素构成“三体”结构，共同诠释天体运行的基本规律。（上图为网络图片）

主建筑外的景观区域还设计了三组螺旋形的绿化带，从主建筑向外自然延伸出去，象征着星系的旋臂，并与外围的“星空之境”公园自然衔接，和谐地形成了一个以星空为主题的城市绿地公园，充分体现了建筑与生态的有机融合。（上图为网络图片）

这座高10米、直径11米，由12个镜面不锈钢椭圆球体组成的雕塑，坐落于天文馆室外中心区域，名为《引力》。其奇特之处，在于移步换景——在不同光线、不同方位、不同视角下，视觉接收到的信息是不一样的，如同浩瀚无边、奇诡云谲的宇宙。

进入天文馆内，整个大庭在视觉上没有任何柱体，空旷如苍穹，顶端的倒穹顶 “收集”着阳光，照亮室内，并形成美丽的光影。周围环绕的螺旋坡道，犹如天体轨道。

大庭内，引人注目的是悬吊在大庭顶部的傅科摆，垂直的小球不断的摇摆，看似每次摆动的方向一样，但仔细观察还是有点变化，时间稍长，就会看到摆球击倒周围树立的栏杆（见照片下方）。摆动方向为由东向西的、缓慢而持续的旋转，从而印证了地球的自转。

（1851年，法国物理学家莱昂•傅科在大厅拱顶上悬挂了一个摆长67米、摆锤重28千克的巨大单摆。观察发现，单摆每次摆动的方向都会稍稍偏离原轨道，这说明摆平面和地球发生了相对运动，从而有力地证明了地球在自转。为纪念莱昂•傅科，将这套实验装置命名为傅科摆。）

从三楼往下看，可见一条720度螺旋形的长坡道，从顶部三层一直延展至一层。

照片的上部就是所谓的“倒置穹顶”，这也是上海天文馆独特的设计亮点之一。许多建筑的屋顶会做成向上隆起的穹顶，而上海天文馆的这个屋顶，却是一个倒过来的穹顶。从高空中俯瞰上海天文馆主展区，那个最大的圆就是倒置穹顶。

这是位于B1层的壮观景象，外径30米的球幕影院球体建筑，有一半悬浮于地面之上，依靠球体侧面的6个支撑点与下方的混凝土壳体相连。这里也是绝佳的拍照景点。

这件在不停旋转中展现光影变化的艺术装置，名为《朔弦晦望》，是美国艺术家安东尼•豪在中国的首件雕塑。它以中国农历中的月相命名，将卫星（月球）、行星（地球）、恒星（太阳）的动向（运动本身及其光芒）抽离出来，将其表现为一种全新的动感雕塑。

现场的文字表述为：晦朔合离，可谓之月，月之盈亏，而成弦望，银光旋动，光影流转，朔弦晦望，终始相巡。

步入“家园”展区，我们最熟悉的地球、月球和太阳以巨大的尺度出现在眼前，令人震撼。

曾经以为是世界的中心，如今只是宇宙的一隅。曾经以为是唯一的太阳，不过是亿万恒星的一颗。那颗蓝色弹珠，也早已模糊成了暗淡蓝点。我们离家远行，探索未知。但不论走出多远，这个小小的角落，都是我们的家园。

“家园”展区有一个光学天象厅，整个天象厅的设计很有创意，外部直径达20米的球形外层为一块大屏幕，被投影成地球的形态，交替展现从太空中看地球的景象，以及反映地球45亿年地质演化史的短片，这是游客打卡拍照的最佳场景之一。

而进入天象厅内部，脚下是模拟的绿色草坪，观众可随意躺在懒人沙发上，抬头观看由国际上最先进的光学天象仪投射的璀璨星空，通过听讲解以及声光电效果，了解相关的天文和宇宙知识。放映过程中内禁止拍照，观看时间约8分种，真是意犹未尽。

在球形天象厅模拟的地球旁边，是巨大的月球模型，其大小与“大地球”的比例关系正是真实的地球和月球的比例关系（地球直径12740千米，月球直径3476千米，地球直径是月球的3.67倍），其表面特征则是根据嫦娥探月等航天探索获得的真实数据进行构建的，细节几可乱真。

炙热燃烧的“太阳”，触手可及。游客们争相在这太阳前拍照留念。

模拟太阳、地球、月球的运行轨迹。

地球是一颗不发光的行星，表面一半能被太阳照亮。照亮的那一面处于白天，称为“昼”；照不到的另一面处于晚上，称为“夜”。地球不停地自转，被太阳照亮的区域不断变换，形成昼夜交替。地球的自转轴并不垂直于绕太阳公转的平面，造成不同纬度地区的昼夜时长不同。赤道地区的昼夜时长相等；而在南北两极会发生长时间处于白天或黑夜的现象，这便是极昼和极夜。其它地区夏季昼长夜短，冬季昼短夜长。

地球缘何有四季更替？原来黄道面（地球绕日公转的平面）和赤道面存在一个23°26'夹角，导致地球绕太阳公转过程中，太阳直射点在南北回归线之间做周期性移动，春、夏、秋、冬四个季节交替出现。春分、秋分时太阳直射赤道，南北半球光照接近；夏至时太阳直射北回归线，北半球为夏季，南半球为冬季；冬至时情况与夏至相反。

图示“日全食”、“日环食”，清晰明了。

展厅内，以模型、视频、图片、文字等多种方式，介绍太阳核聚变的原理。

月球是怎么形成的呢？目前科学家普遍认为是源于一次剧烈的撞击。大约40 亿年前，一颗火星大小的天体与地球发生撞击，产生了大量的碎片。这些碎片散落在地球周围，绕地球旋转，在自身引力的作用下，缓慢地汇聚在一起，形成月球。除此之外，月球的起源还有“分裂说”、“捕获说”、“同源说”等不同观点。 1. 大约45亿年前，一颗像火星大小的天体撞击了地球。

2. 这次撞击熔化了两个天体，并将碎片抛入太空。

3. 大部分喷出的物质在地球周围形成了一个碎片盘。

4. 圆盘中的碎片逐渐合并成更大的物体。

5. 巨大的碎片融合在一起，形成了月球。

6. 最终形成了今天的地球和月球。

中华问天
从历法授时、科学启蒙，到悟空慧眼、嫦娥天问，这同一片星空，守望着中华天梦，千载传承，无远弗届。

从崇拜天人合一的中国，到描绘天界神话的古埃及、古希腊……各民族不约而同参悟的星空密码、隐喻神话流传千载。至今，当我们仰望星空，敬畏与困惑同时浮上心头。而每一寸星光闪烁的天空，都似一座行走的殿堂，等待着与我们相遇。
在“家园”展区入口处竖立着几座星座图，这是其中之一“天蝎座”。

以下为一组古希腊、印度、玛雅神话的图片。

神秘的巨石阵。位于英格兰南部威尔特郡的巨石阵，是欧洲著名的史前文化遗址。早期文明修建石阵的目的，可能兼具原始历法和祭祀功能。石阵的位置、高度、凹槽等设计，可能和观测太阳位置确定时间的功能有关。

地球上的陨石都来自哪里呢？太空中散布着无数碎片，小到100微米左右的尘埃，大到10米以内的巨石，我们称之为流星体。当流星体高速飞入地球大气层时，会与大气剧烈摩擦，产生明亮的光芒。较小的流星体会在大气中燃烧殆尽，较大的流星体会有残余部分坠落地面，我们称之为陨石。实际上，每天约有几十吨太空碎屑落在地球上。
在陨石藏品方面，上海天文馆不仅征集了品种稀有的月球陨石、火星陨石、灶神星陨石，而且以精品目击陨石为重要收藏目标，其中包括随州陨石、鄄城陨石、长兴陨石、东乌珠穆沁旗石铁陨石、车里雅宾斯克陨石、阿林铁陨石等约70件著名陨石，其中有一枚与上海渊源颇深的“长兴陨石”——1964年坠落于上海长兴岛前卫农场，是上海地区唯一一次目击陨石。

行星光环

太阳系内的八大行星中，水星、金星、地球、火星没有光环，其它四颗行星都有自己的光环。光环其实都是由无数颗粒形成的，形似“草帽”。
1610年，天文学家首先发现了土星光环，此后又花了将近4个世纪，才相继观测到天王星、木星和海王星上暗淡的环。
土星的光环在远处看起来非常漂亮，这也是土星最迷人的地方。
天王星光环比土星光环要薄得多，显得很暗弱。不仅肉眼看不见，就是用天文望远镜也无法直接看到。1977年3月11日，在观测天王星遮掩一颗恒星的过程中，天文学家意外发现了天王星的光环。
木星，我们一般看到它的图像都是一个层次分明的球，以至于一直认为木星是没有光环的。直到1979年，美国宇航局的旅行者1号飞船临近木星时才发现它也有一个薄薄的光环。
海王星则与木星一样，靠飞行器近距离的拍摄才看到它的光环，不过这次是旅行者2号在1989年飞抵那里发现的。海王星的光环也非常暗淡，大概是离太阳太远了吧。

太阳的邻居

宇宙中类似太阳这样的恒星数不胜数，它们中有的质量只有太阳的十分之一，有的却有上百倍。有的亮度是太阳的上万倍，有的却暗到几乎难以被发现。仅在距离太阳50光年的范围内，就有一千多位邻居。例如，天狼星、牛郎星、织女星等。

行星上的风暴

木星、土星、天王星和海王星上的超级风暴都比地球上的要大得多，其威力足以把整个地球都吞没。

时钟的“演进”
古人早就开始利用太阳影子来测量时间，至少3500年前就已出现日晷。后来。人们又利用物质均衡流逝的规律，发明了水钟、沙漏、香钟等计时工具。大约400年前，单摆等时性原理的发现带来了摆钟。机械化的发展又催生了机械钟，使计时精度大大提升。到了现代，为了满足人类对时间精度的更高要求，石英钟、原子钟等更先进的计时工具相继问世。

阿皮亚努斯星象计时器 1520年

格兰姆和帕克斯利航海天文钟 1878年

史密森尼天文钟

天文钟上部的地球仪赤道外围金属环上刻有24小时刻度，转动地球仪可得知所需地区的时间。金属小球装有灯光，可模拟日光。

原子钟，是当今时间测量的最精密仪器。当原子从一个能级跃迁到另一个能级时，会释放电磁波，其特征频率高度稳定，可以用来高精度计时。

在探索宇宙奥秘的漫漫征途上，人类从未停止过脚步。

仿伽利略工作室。
1609年，伽利略首次将望远镜对准天空，他发现了月球山脉、金星盈亏、四颗木卫、太阳黑子以及银河由无数恒星组成。他的发现直接否定了地心说依赖的陈旧的宇宙观念。

牛顿的《自然哲学的数学原理》英文版第一版（1729年）。

宇宙尺度大辩论。
1920年4月，美国两位天文学家进行了一场关于宇宙尺度的公开辩论。其中一人认为银河系就是整个宇宙，漩涡星云是银河系的一部分，太阳不在银河系中心。另一人则认为，漩涡星云在银河系之外，太阳在银河系中心。后来研究表明，银河系只是宇宙数千亿星系中的一个，但太阳也不在银河系中心。

星系团与暗物质
成百上千的星系在引力的作用下聚集在一起，形成巨大的星系团。不过天文学家发现，其中的星体质量只占到星系团总质量的约3%。星系和星系之间还存在大量温度高达数百万度的炽热气体，在X射线波段发出强烈辐射，然而这些气体也只占星系团总质量的约10%。超过85%的星系团质量是由完全不发出电磁辐射、迄今未知真相的暗物质所贡献。

暗能量
宇宙目前正在加速膨胀，这一奇特现象的动力是什么？一种与引力作用相反的暗能量被引入作为解释。然而，我们对它的本质仍缺乏了解，有待更深入地研究去揭示。

宇宙大爆炸理论有众多观测证据支持，但仍存在挑战，至今仍有许多疑点未能解释。

宇宙并非永恒不变，而是整体处于膨胀之中。

哈勃-勒梅特定律
1929年，美国天文学家哈勃通过对观测数据的研究发现，大部分星系都在远离我们，而且远去的速度与星系和地球之间的距离成正比。这一规律暗示着宇宙整体处于膨胀之中，被后人称为哈勃定律。事实上，比利时的勒梅特在此之前已用广义相对论推导出了宇宙膨胀的规律，因此国际天文学联合会决定，将这条定律更名为哈勃-勒梅特定律。

在“宇宙”展区有一间很特殊的教室——爱因斯坦教室，参观者可以在这里感受一下爱因斯坦是怎么产生这些天才想法的。
据说，16岁的爱因斯坦曾经提过这样一个问题，如果他跑得像光一样快，光会不会静止？十年后，这位追光少年找到了答案，跑得越快，惯性就越大，也就越难跑得更快，所以没有人能比光跑得更快。不可思议的是，跑得太快了，时间竟然会变慢，空间长度也会缩短，这就是著名的狭义相对论。爱因斯坦还有一个天才预言，他认为光在引力场中会发生弯曲，这个预言后来得到了证实，这就是震惊世界的广义相对论，它揭示了物质和时空的关联。

喝咖啡的爱因斯坦蜡像。

穿越时空，游客有幸与爱因斯坦合个影。

由三维双曲面水磨石天地墙构建的引力区内，墙上有两大“黑洞”，游客可以体验走入“黑洞”。这也是一个非常吸引人的 “到此一游”拍摄点。

恒星的一生

恒星发光发热的源泉，是由氢原子核转变为氦原子核的核聚变反应，维持核反应的阶段是恒星的壮年期，天文学上称为"主序星"阶段。质量不同的恒星维持核反应的时间大不一样，大质量恒星的核心温度更高，核反应消耗氢的速度比小质量恒星快得多，因此其生命历程相对来说要短得多，比如，10个太阳质量那样大的恒星只能维持一千万年左右的生命，而太阳却能维持一百亿年左右。在银河系中占恒星总数3/4的红矮星，其质量一般小于太阳质量的1/3，其寿命可以长达数万亿年。

在“宇宙” 展区，有一条“星际穿越”长廊，由大型多媒体投影构建成互动墙，当观众用手臂在投影墙上舞动时，图形会随之扭曲变动，似有一种神秘的流动性宇宙磁场的感觉，仿佛遨游太空。许多游客纷纷掏出手机，拍摄下这难忘的情景。

光影——相生又相伴

宇宙是什么？现代宇宙学中，宇宙被定义为所有的空间、时间，以及其中所有的物质及能量。
宇宙有多大？迄今为止，人类实际观测到的最远天体的距离已经超过130亿光年，可观测宇宙至少含有一千万亿亿个恒星。

在这间展室内，墙上的图片及立柱上的结构模型，分别用科学记数法，表明了宇宙中几个典型物体的尺度。

嫦娥五号探测器（左）和“玉兔二号”月球车（右），模型比例均为1:1.5。

这是天和号核心舱1:1仿真模型。

游客可以走进这个核心舱，亲眼看一看宇航员们在太空中的生活和工作场景。当天参观时，因舱内游客较多，我未拍到理想的照片，这里借用一张网络图片。

舱内航天服与舱外航天服的区别
在早期的载人航天计划中，美苏两国的宇航服既可用于舱内，又可用于舱外。
1977年，前苏联两位宇航员首次穿戴“海鹰”型半硬式宇航服，从礼炮号空间站出舱活动。从此，舱内服和舱外航天服才有了区别。
一般将半硬式航天服用于舱外活动，而比较轻、比较软的航天服作为舱内服。舱内航天服的结构和功能比较简单，不需要独立的生命维持系统，与飞船内的通风供氧装置连接，保障人体的压强、供氧、 散热等。

1990年2月14日，已在太空飞行13年的旅行者1号接到指令：为 太阳系拍一幅历史性“合影”。这帧照片在茫茫宇宙背景中的那个仅0.12像素的暗淡蓝色光点，便是地球。著名天文学家和科普作家卡尔•萨根慨叹：我们所知道的人类的一切，都在这么一个不起眼的小点上，而它“仅仅是一粒悬浮在阳光中的微尘”。

这套由9片直径逐渐增大的圆盘组成的装置，名为《宇宙的演化》。
混沌初开，乾坤始莫，从至小夸克到浩渺星辰，到智慧人类，一切都是在宇宙大爆炸后不断演化而成的……本装置表现了宇宙138亿年演化过程中的九个重要阶段。
这九个重要阶段分别为: 奇点→夸克时期→强子时期→大爆炸核合成时期→宇宙微波背景辐射→第一代恒星形成→银河系的形成→行星的诞生→现在的宇宙。

培养科技人才，就从娃娃开始！带孩子到科技馆去吧，那里是激发好奇心、开拓视野、接受新事物、探索世界未来的最生动课堂。

这个小男孩正在爱因斯坦教室里学习相对论呢。

行星逆行之惑，找到答案了吗？

动手做个陨石鉴定小实验吧。

在“中华问天”展厅，一对母女正在了解24节气与地球绕太阳公转的运动规律。

按一下按钮，看！发生了什么变化。

用量天尺测量一下这颗星球离我们地球有多远。

任重道远，前途无量。

以下为上海天文馆内展出的有关星空题材的一组摄影作品。 《To The Lighthouse》作者：邢毓麟 拍摄主题：南天银河 拍摄地点：新西兰怀帕帕角灯塔 拍摄时间：2019.7.27

《一个人的盛宴》作者：杨 晋

《喜欢哪个，我给你摘》作者：马 劲 拍摄主题：夏季银河中心 拍摄地点：内蒙古多伦县 拍摄时间：2018.8.18

《追星之路》作者：申 然 拍摄主题：英仙座流星雨 拍摄地点：青海俄博梁 拍摄时间：2020.8.13

《星途使者》作者：芦 懿 拍摄主题：夏季银河中心 拍摄地点：甘肃民勤摘星小镇 拍摄时间：2020.5.17

《玄鸟定京都》作者：刘 震 2021年1月17日摄于 北京 门头沟定都阁

《陆家嘴星迹》作者：开大宁 拍摄主题：星轨 拍摄地点：上海外滩 拍摄时间：2020.10.13