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第四章 神秘的太阳（第1页）

第四章神秘的太阳

太阳表面的活动现象非常复杂，也相当丰富多彩。太阳大气就像汪洋大海，**漾起伏的涟漪微波接连不断，汹涌澎湃的惊涛骇浪也频繁出现。清晨，当太阳从漫天红霞中喷薄而出，把万丈金光洒向大地，一种蓬勃向上的**，就会油然而生。看到这个充满生机的世界，人们不能不热爱和赞美赐予我们生命和力量的万物主宰——太阳。中华民族的先民把自己的祖先炎帝尊为太阳神。而在绚丽多彩的希腊神话中，太阳神被称为“阿波罗”。他右手握着七弦琴，左手托着象征太阳的金球，让光明普照大地，把温暖送到人间，是万民景仰的神灵。在天文学中，太阳的符号“o”和我们的象形字“日”十分相似，它象征着宇宙之卵。太阳的质量相当于地球质量的33万多倍，体积大约是地球的130万倍，半径约为70万千米，是地球半径的109倍多。虽然如此，她在宇宙中也只是一个普通的恒星。太阳的内部，从里向外，由核反应区、辐射区、对流区三个层次组成。

太阳系构成如何？

太阳系是由太阳、行星及其卫星、小行星、彗星、流星和行星际物质构成的天体系统，太阳是太阳系的中心。在庞大的太阳系家族中，太阳的质量占太阳系总质量的99．8％，八大行星以及数以万计的小行星所占比例微忽其微。它们沿着自己的轨道万古不息地绕太阳运转着，同时，太阳又慷慨无私地奉献出自己的光和热，温暖着太阳系中的每一个成员，促使他们不停地发展和演变。在这个家族中，离太阳最近的行星是水星，向外依次是金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。它们当中，肉眼能看到的只有五颗，对这五颗星，各国命名不同，我国古代有五行学说，因此便用金、木、水、火、土这五行来分别把它们命名为金星、木星、水星、火星和土星，这并不是因为水星上有水，木星上有树木才这样称呼的。而欧洲呢，则是用罗马神话人物的名字来称呼它们。近代发现的远日行星，西方按照以神话人物名字命名的传统，以天空之神、海洋之神的名称来称呼它们，在中文里便相应译为天王星、海王星。八大行星与太阳按体积由大到小排序为太阳、木星、土星、天王星、海王星、地球、金星、火星、水星。它们按质量、大小、化学组成以及和太阳之间的距离等标准，大致可以分为三类：类地行星（水星、金星、地球、火星）；巨行星（木星、土星）；远日行星（天王星、海王星）。它们在公转时有共面性、同向性、近圆性的特征e在火星与木星之间存在着数十万颗大小不等，形状各异的小行星，天文学把这个区域称为小行星带。除此以外，太阳系还包括许许多多的彗星和无以计数的天外来客——流星。流星是分布在星际空间的细小物体和尘粒，叫做流星体。它们飞入地球大气层，跟大气摩擦发生了光和热，最后被燃尽成为一束光，这种现象叫流星。（如果没有燃尽就是陨星）。通常所说的流星指这种短时间发光的流星体。俗称贼星。大约92．8％的流星的主要成分是二氧化硅（也就是普通岩石），5．7％是铁和镍，其他的流星是这三种物质的混合物。宇宙中那些千变万化的小石块其实是由彗星衍生出来的。当彗星接近太阳时，太阳辐射的热量和强大的引力会使彗星一点一点地瓦解，并在自己的轨道上留下许多气体和尘埃颗粒，这些被遗弃的物质就成了许多小碎块。如果彗星与地球轨道有交点，那么这些小碎块也会被遗留在地球轨道上，当地球运行到这个区域的时候，就会产生流星雨。

什么是太阳黑子？

在各种日面活动现象中，太阳黑子是最基本的，也是最容易发现的。明亮的太阳光球表面，经常出现一些小黑点，这就是太阳黑子。我国的古书中有很多关于太阳黑子的记载。汉初《淮南子·精神训》中记有“日中有蹲乌”，意思是太阳上面有一只三只脚的乌，这三足乌指的就是黑子。《汉书·五行志》中对黑子的记载更明确了：“日出黄，有黑气，大如钱，居日中。”这是得到公认的世界上最早的黑子记录。在西方，著名的德国天文学家开普勒（1571～1630）在1607年时看见了黑子，但他不敢相信太阳上还会有暗黑的斑点而误认为是水星凌日了。1611年，意大利物理学家、天文学家伽利略（1564～1642）使用望远镜才确认了太阳黑子的存在。黑子的大小相差很悬殊，大的直径可达20万千米，比地球的直径还要大得多，小的直径只有1000千米。较大的黑子经常是成对出现，并且周围还常常伴有一群小黑子。黑子的寿命也很不相同，最短的小黑子寿命只有两三个小时，最长的大黑子寿命大约有几十天。黑子的数目有时多，有时少。黑子大量出现的期问，叫太阳活动峰年。黑子很少的期间，为太阳活动谷年。两个峰年之间的周期平均为11年。太阳黑子看上去是黑的，实际上并不真是黑的，它们也是炽热明亮的气体，温度大约4800摄氏度左右，但比光球温度6000摄氏度要低多了，所以显得暗黑了。太阳黑子究竟是怎么回事?它们为什么比光球冷?11年的周期又是如何产生的?有关太阳黑子的奥秘还远未揭开。

什么是太阳日珥？

天文学家形容太阳色球层像是“燃烧着的草原”，或说它是“火的海洋”，那上面许许多多细小的火舌在不停地跳动着，不时还有一束束火柱蹿起来很高，这些蹿得很高的火柱就叫做“日珥”。日珥绰约多姿，变化万千，有的像浮云，有的像喷泉，有的像篱笆，还有的似圆环、彩虹、拱桥，等等，是一种十分美丽壮观的太阳活动现象。遗憾的是，日珥比光球暗得多，只有在日全食时或者使用色球望远镜才能看到。日珥的大小也不一样，一般高约几万千米，大大超过了色球层的厚度，因此，日珥主要存在于日冕层当中。通过对日珥光谱的分析和研究，已经知道它们的温度接近l万摄氏度。日珥分为宁静的、活动的以及爆发的三大类。宁静日珥可以形状丝毫不变地在日冕中存在数月之久，这简直令人不可思议。日冕的温度高达一二百万摄氏度，是什么原因使得日珥能在如此高温状态下长期存在呢?爆发的日珥则以每秒700多千米的速度喷发到日冕中去，如此高速的动力又是从哪儿来的呢?日珥这些令人惊异的性质，给大文学家提出r一系列有趣而又艰深的研究课题。

什么是太阳耀斑？

耀斑是太阳上最强烈，也是对地球影响最大的活动现象。1859年9月1日，有两位英国天文学家在观测太阳时，看到一大片新月形的明亮闪光以每秒100多千米的速度掠过黑子群，然后很快消失了。不久以后，电讯中断，地磁台记录到强烈的磁暴。这就是人类第一次观测到的太阳耀斑现象。耀斑的最大特点是来势猛，能量大。在短短一二十分钟内释放出的能量相当于地球上十万至百万次强火山爆发的能量总和。耀斑产生在日冕的低层。耀斑和黑子有着密切的关系，在大的黑子群上面。很容易出现耀斑。耀斑对地球有巨大影响，它对地球上的电讯有强烈的干扰，也对正在太空遨游的宇航员构成致命的威胁。因此，耀斑受到了天文学家特殊的重视，成为当代太阳研究的主要课题之一。以上我们给大家介绍了黑子、日珥和耀斑这几种太阳的主要活动现象，除此之外，太阳的光球上还有密密麻麻的米粒组织和经常出现在日面边缘的光斑，色球上还有与光斑相对应的谱斑，日冕中还有暗黑的冕洞，等等。太阳表面的这些活动现象形式不同，特点各异，但是它们有一个重要的相同之处，那就是共同遵守一个11年一周期的涨落规律，在太阳活动峰年，各种活动现象十分激烈，到谷年，它们都比较平静。太阳活动11年的变化周期，是300多年以前由德国的药剂师施瓦布发现的。施瓦布是一位十分勤奋的天文爱好者，他通过对太阳黑子的长期观测发现了这一变化规律。然而这11年的周期又是怎么形成的呢?目前还不知道。

太阳会消失吗

万物生长靠太阳，太阳是人类生命的源泉。没有太阳就不会有人类，这是人类的共识。科学家说太阳还能照耀50亿年。50亿年之后呢?如果没有太阳，人类还会存在吗?难道太阳熄灭就是人类的末日吗?我们想，那时就要看那时人类的生存智慧了。太阳，每天赐给我们光明，并且从很远的地方给我们送来温暖。因为有了它，地球才充满生机。可以说，太阳是我们生命的源泉。太阳是银河系中离我们最近的恒星，这颗最近的恒星相距我们1．5亿千米，这样长的距离，如果是时速1400千米的超音速飞机，也要连续飞十二年才能到达；如果乘坐时速200千米的高速列车，需要花八十六年时间，也就是说，一个婴儿坐上这趟列车的话，到达太阳时也只能安度晚年了；如果是步行，即使日夜兼程，也要走上四千年。光速是很快的，每秒即30万千米，可以绕地球七周半，但是光从太阳那里照射到地球也需要8分19秒。如此遥远的太阳，对地球这颗行星来说却是近远适中的；如果近若金星，表面温度灼热惊人，海洋都会蒸发得滴水不剩；如果远如冥王星，只是一片冻僵的世界，无论如何也不可能成为现在的地球，不可能有生命的出现，不可能有生机盎然的世界。地球每分钟在每平方厘米的土地上能得到太阳输送的2卡路里的太阳热量，对整个地球来说，每分钟太阳放出相当于燃烧四亿吨煤的热量。而这么多的热量，仅仅是地球表面得到的，它只占太阳辐射出的总能量的二十二亿分之一，即使是这样，这些热量也比世界的发电量高出好几万倍。在盛夏季节，炽热的太阳还是令人望而生畏，人们会想方设法来避暑。奥地利物理学家斯特凡总结出辐射和温度的关系，从而得知太阳表面温度达5500摄氏度，太阳中心可高达1500万摄氏度，真令人难以想象。英国天文学家金斯是这样说明高温的惊人程度的：如果在太阳中心取别针大小的一块放在地球上来，那么站在地球150千米远的人都不能幸免于难，他会被烧死。这样炽热的天体简直像团燃烧的火球，然而是什么东西可以旷日持久地燃烧达五十亿年呢?据科学家推测，太阳寿命约一百亿年，现在正处于中年时期，也就是说太阳光耀地照射了五十亿年，并还将一如既往地照耀五十亿年。

太阳有没有伴星？

自从科学家通过先计算后观测的方法发现海王星之后，也想用这种方法去发现太阳的附近有没有新的星球，因为唯有如此，天文学中的一些矛盾现象才可以得到合理的解释。到底有没有?能不能发现呢?太阳伴星是人们假设出来的一颗红矮星或棕矮星，距离太阳50000～100000个天文单位，并以复仇女神的名字来命名。太阳可能存在伴星的理论最先由．Richard．A．Muller提出，因他发现地球上出现大灭绝的时间是有周期性的，他提出每隔约两千六百万年有一次，去试图解释大灭绝的周期性。该伴星推断其公转周期为两千六百万年，在经过奥尔特云带时，干扰了彗星的轨道，使数以百万计的彗星进入内太阳系，从而增加了与地球发生碰撞的机会。现时，尚未有证据证明太阳存在伴星，也使得地球的周期性大灭绝原因受争论。Matese和whitman则指出，周期性大火绝的原因并不一定是太阳存在伴星，并提出可能是因为太阳系在银河系平面上下摆动，并会摄动奥尔特云，其影响与伴星存在的假设相似，但其上下摆动周期仍有待观测。在天文学，一般把围绕一个公共重心互相作环绕运动的两颗恒星称为物理双星；把看起来靠得很近，实际上相距很远、互为独立（不作互相绕转运动）的两颗恒星称为光学双星。光学双星没有什么研究意义。物理双星是唯一能直接求得质量的恒星，是恒星世界中很普遍的现象。一般认为，双星和聚星（三至十多颗恒星组成的恒星系统）占恒星总数的一半多。太阳作为一颗较典型的恒星，它是否也有自己的伴侣——伴星呢?或者说，它是否也属于一种比较特殊的物理双星呢?近几年来，这是科学家非常关心的问题，这个问题是由地球上物种灭绝问题提出来的。

太阳上有多少种元素？

1868年8月18日，印度发生了一次日全食。法国印度局研究员、米顿天体物理天文台台长詹森为了抓住这千载难逢的观测机会，特意带着他的考察队专程赶往印度观测，希望弄清日珥现象产生的原因。他在观测日全食时发现太阳的谱线中有一条黄线，并且是单线。而钠元素的谱线是双线，所以詹森肯定它不是早就发现的那种钠元素，第二天的观测也证实了这一点。詹森把太阳中存在又一新元素的重大发现写信通知了巴黎科学院，1868年10月26日这一天，詹森收到了另一封内容相同的信，那是英国皇家科学院太**理天文台台长洛克耶寄来的。两个著名科学家不约而同地发现，使人们确认了这是一个新元素。这就是在地球上发现的第一个太阳元素——氦。后来，人们在地球上也发现了氦元素。在1869年和1870年，科学家们又进行了两次日全食观测，人们又发现了一条绿色的谱线，天文学家们证实这也是一种新元素，并给它命名为“氪”，但这个元素后来没有被列入化学元素周期表。瑞士光谱学家艾德伦经过七十多年的研究，发现“氪”不过是一种残缺的铁原子——铁离子。它是失去9至14个电子的铁，是一种极其特殊的环境下的铁。氦究竟是一种什么样的气体呢?好奇心使天文学家拉姆塞继续对氦进行穷追不舍的研究。他发现氦是一种无色、无味，并且很轻的气体，更重要的是，它从不跟任何别的物质发生作用，在化学中把具有这种特性的气体叫做惰性气体。氦的这种“孤僻”个性，使拉姆塞联想到它一定会跑到空气中去。经过几年坚持不懈的努力，他终于在空气中找到了氦。不过氦在空气中的含量不多，按体积来说，它只占0．00052％，算是地球上的稀有气体。但是今天我们已经知道，地球上的这种“稀客”，在广袤无垠的宇宙空间到处都有它的踪迹。经过长期的观测，科学家们发现，太阳上元素最多的是氢和氦，比较多的元素有氧、碳、氮、氖、镁、镍、硫、硅、铁、钙等lO种，还有六十多种含量极其稀少的元素。到20世纪80年代，科学家们认定的太阳上有73种元素。此外还可能有从氢到氦19种元素存在，其中包括9种放射性元素。太阳上到底有多少种元素，相信随着探测技术的进步，这个谜很快就能解开。

为何会有五个太阳同挂天空？

中国有则很古老的神话，叫做“后羿射日”。传说在远古的尧帝当政的时候，天上一下子同时出现了10个太阳!江河枯竭，草木枯死，百姓奄奄一息。在这种危难的时刻，尧帝命神箭手后羿射下太阳，挽救万民。后羿弯弓搭箭，9个太阳纷纷坠地。不想，落在地上的竟是一只只乌鸦，它们的羽毛四散在空中，随风飞去。后来天上就只剩下一个太阳了。这只是一个美丽的传说，无需考证真伪，但天空中出现多个“太阳”，却是有人亲眼所见。1933年8月24日上午9时45分，在我国四川省峨眉山的上空，出现一种奇异的景象，在太阳的左面和右面，各有一个太阳，人们惊奇不已。1934年1月22日和23日，上午1l时至下午4时，古城西安的人们目睹了3个太阳并排在天空的奇景。1965年5月7日下午4时25分和6月2日晨6时，在南京浦口盘诚集的上，空，接连两次出现了这种景观。1981年4月18日的清晨，海南岛东方板桥的人还碰到过5个太阳同时悬在天际的胜景。那天早晨，红艳艳的太阳已升上天空，人们习惯地抬头东望，咦，东边居然有3个太阳，相隔数米的西边还有两个太阳，太阳中问还有一条绚丽的彩环相连。这一奇景让当地人们奔走相告，议论纷纷。看来，这种现象是时有发生的。古时候科学技术不发达，人们在天空看见未曾见过的东西，只当是“天意”。当时天灾人祸又很频繁，因此，人们更加迷信这是上帝震怒的先兆。据史料记载，公元1156年，意大利的米兰上空，太阳周围出现3个彩环，一连数小时闪闪发光。蓝环消失时出现了3个太阳，编年史作者认为这暗示着米兰在遭七年围攻后，末日快来临了。历史上还记述了这样一件有趣的事实：1551年德国的马格德堡被西班牙国王卡尔拉五世的军队围攻，城中将士坚持不懈地守卫，让西班牙的围攻持续了一年多。最后，西班牙国王恼恨之下准备强攻城池。在这紧急关头，天空中出现了3个太阳；这一奇景使侵略者极端惊恐，认为苍天有意捍卫马格德堡城，于是国王慌忙下令撤军。太阳出现的这些形状是怎么回事?太阳系中有几个不同形状的太阳吗?当然不是，太阳独一无二的地位是不容置疑的。随着科学的进步，自然现象的谜也随之解开了。原来，这是大气变的戏法，是光学原理玩的游戏。这种现象在科学上称之为晕。

在高地面6～8千米的空气中，无论冬夏都是寒冷的，这里有大量的冰晶体，它们有着不同的形状，最常见的是六角形小柱或薄片，冰晶随着大气上下翻腾。当阳光照到这些小冰晶上，就会像照在玻璃三棱镜一般被折射，或者像射在镜面上被反射出去。由于阳光被折射后偏折出不同角度的光，就会在太阳周围绕成美丽的光环——晕。其实，人人都见过简单的晕。在严寒的冬天，空气里充满冰晶或雪花的情况下，如果你观看街道上的路灯，很可能见到路灯周围的光晕。而彼得堡的学者洛维茨所看见的晕或许算得上最复杂的了。请看他在1970年夏季的一次详细描述：“在太阳的周围有两个虹彩的光圈。一个大，一个小。在它们的上面和下面各有一个光亮的半弧，犹如宽大的牛角与光圈上下相连。一条与地平线平行的白色光带穿过太阳和虹彩光圈，环绕蓝天。在白色长带与小光圈交叉的地方有两个幻日光彩夺目。幻日在它朝向太阳的一侧呈红色，而背离太阳的一侧伸展着很长的发光的尾部。在白色长带上对着太阳的地方能看见三个同样的光斑。在太阳上面的小圆环上闪烁着第六个耀眼的斑点。所有这一切在天空上持续了5个小时。”看来，多个太阳的出现是由于六角形冰晶的缘故，只有一个是真正的太阳，其余的是太阳的孪生幻影，冒牌的“假太阳”。

为什么会产生绿色太阳？

如果你运气好，还可以观赏到“绿太阳”。七彩光轮相互重叠产生白光，在太阳的上下边缘，光轮的颜色不混合，在太阳的上缘呈蓝色和蓝绿色。这两种光穿过大气层时“命运”不同。蓝光受到强烈散射，几乎看不见；而绿光就可以自由地透过大气。正因为如此，你就可以看到绿色的太阳!看见绿太阳，需要天时、地利、人和。

2010年太阳活动又一最活跃期。美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心的太**理学家大卫．哈瑟维称：第24个太阳活动周期将于2010或2011年达到最活跃期。大卫和他的同事罗伯特。威尔逊在上周于旧金山召开的美国地球物理联合会会议上宣布了上述结论。哈瑟维解释说：“当太阳风抵达地球时，它会引起地球磁场的急剧变化。如果磁场变化过大，我们就把它叫做地磁暴。”这些磁暴会引起停电，罗盘针指向错乱。当然，还有美丽的极光是官的副产品。大卫和罗伯特的预测是基于地磁暴的历史记录。他们研究了此前150多年的地磁活动记录并找到了一些有用的发现：现在的地磁活动的程度可以告诉我们未来6至8年太阳活动周期的情况。

在他们研究时绘的图中，黑线代表太阳活动周期，纵向坐标代表太阳黑子活动数量。黄线代表地磁活动指数，即一小时内变化量，用IHV表示。哈瑟维指出，“这些指标是来源于安装在地球相对两点的磁力计记录下的数据：这两个点一个在英格兰，一个在澳大利亚。IHV数据自从1866年开始收集。”将IHV指数与太阳活动数量关联起来后，他们发现IHV可以预测出未来6至8年太阳活动周期的情况，相关系数为94％。哈瑟维说：“我们不知道为什么出现这种情况。这种现象后面的物理学原理是一个秘密。但它的确在发挥作用。”根据他们的分析，下一个太阳活动最活跃期将出现在20lO年左右，太阳黑子数量将达到160±25。这将成为过去50年问活动最强的一个太阳活动周期。天文学家们从伽利略时代就开始计算太阳黑子数量，他们发现每11年太阳活动经历一次增强与减弱。哈瑟维指出：“令人惊奇之处是，五次最强的太阳活动周期中的四次都发生在过去的50年里，第24个太阳活动周期将符合这一规律。”哈瑟维认为，地磁变化有两种变化形式，一是由太阳风轻微冲击而引起的磁暴，二是由太阳耀斑和日冕物质喷发影响而引发的磁暴。哈瑟维说：“只有第一种形式具有预报价值。太阳风引发的磁暴的发生和消失具有一定的规律，它可以预报太阳周期。由太阳耀斑和日冕活动引发的磁暴则没有这种特性。”为了完善自己的计算结果，哈瑟维和威尔逊利用琼·费曼发明的技术将太阳耀斑和日冕物质喷发引起的磁暴从自己的数据中删除了。

绕太阳运行的神秘天体

英美科学家们惊奇地发现，已飞行很久的“先锋10号”宇宙探测器竟给他们带来一个令人振奋的消息：一个新的天体正围绕太阳运行。观测者们还没有见到这一天体，但他们坚信它的存在，因为“先锋10号”的轨道因它发生了变化!据悉，如果这一发现属实，那它将成为因重力这一唯一原因而被发现的太阳系中的第二颗行星。第一次是1846年海王星的发现：科学家在1787年发现了天王星，后来发现天王星的轨道十分异常，从而发现了对其具有引力的海王星。这颗新星是由英美天文学家组成的小组发现的，它很可能就是所谓的“Kuiper带”天体。而“先锋10号”的轨道数据则来自英国宇航局“深度空间”网络，这一网络是由一系列大型射电望远镜构成，日的是为了观测太空深远处的情况。早在1992年12月8日，那时“先锋lO号”已飞离地球84亿千米，该天文小组就发现探测器的飞行轨道出现偏差，他们一直在研究这一现象，希望找出原因。直到最近，在经过多种方法分析研究“先锋10号”发回的数据后，他们才肯定了自己的推论：即太阳系又有了新成员。在近几个星期中，他们力图计算出此天体可能达到的最远距离以及具体位置。他们初步预计，此天体是在撞上一大行星后而被抛到太阳系边际的。该天文小组的一位英国博士称：“我们对这一发现欣喜若狂，它真是天文学上一个极好的标志性事件!”据称，这一天体可能是在茫茫宇宙中已知的数百个围绕太阳运行的天体中的一个，它们大都是由冰和岩石构成，且远在冥王星之外。这些天体在行星大家族中属于小字辈，直径仅有几百千米，但天文学家相信，有几百万个这种小行星在围绕太阳运行，并形成一条庞大的“星带”。1992年，天文学家发现了第一个这类天体。1972年3月，“先锋10号”被发射升空，它是第一个要穿过火星及木星问小行星带、飞向更远太空的探测器。但天文学家无法知道，它是否能安全闯过这一地段。“先锋10号”也是第一个到达气体行星——木星的探测器。随后，它又成功飞离太阳的行星系统。虽然它还未进入星际领域，但这已开了太空探测器的先河。在“先锋10号”飞了25年后，虽然它仍在发回信息，1997年美国宇航局还是暂停了对它的监控。今年早些时候，科学家突然发现，一股神秘的力量作用于这个“老太空旅客”，但一时又无法找到原因，后来，这股力量竟将它向一个方向推移。据悉，“先锋10号”将在200万年后到达金牛座星群。