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第三章1（第2页）

太阳上的黑子是什么

古人以为天体是完美无缺的，所以17世纪有个教士发现太阳上有黑点时人感到惶惶不安，而主教肯定地说，这是眼睛上的缺陷造成的假象。但我国古代至少在公元前28年就记录了黑子的存在。现在知道，黑子是太阳表面上一种带有较强磁场（比日面的普遍磁场强1000多倍）的气旋团，别以为黑子只是个“小不点”，其实，地球上能见到的黑子，最小也至少有1000千米长，而个别大黑子的直径可达200000千米以上，可以放得进好几个地球呢!现知的最大的黑子出现于1947年4月8日，其纵长30万千米，最宽处则有14万千米，它的表面积达170亿平方千米，是地球表面积的34倍!研究表明，黑子的寿命并不太长，小黑子一般只能维持几天时间，个别的甚至只有几个小时，而大黑子则可达一二个月。一

年轻时的太阳更耀眼

科学家早已确定，太阳在形成初期比现在要亮得多。不过，最近一次计算机模拟实验表明，“年轻的”太阳实际上要比天文学家以前所估计的更热、更亮。如果这一结论能够站得住脚的话，那么科学家确定年轻恒星年代的方法可能需要改变。

德国普朗克宇宙物理学研究院的专家用计算机模拟了恒星形成时从破碎的星际问分子开始到恒星的形成的全部过程。新的模拟实验表明，当时的太阳其发光度是现在4倍，其表面的温度要比现在高得多。

天文学家通过发光度以及表面温度来推断恒星的年龄以及质量，如果恒星在初期阶段就比以当前模式所预测出的结果还要亮，那么它们的实际寿命很可能是被低估了。

太阳“羽毛”之谜

一瞬间，明亮的天空被一道黑幕合上，太阳被月影完全遮掩。接着，“黑太阳”的周围出现一团白色的光圈，这层光圈内竞排列着一道道呈发散状、好像羽毛一样的东西。这是1997年3月9日，中国北方漠河的一些观众在观看日全食时所看到的一幕奇景。太阳怎么会长“羽毛”呢?

日冕与极羽

要解答这个问题，我们首先得从日冕说起。当日全食发生时，黑太阳外围的银白色光芒——太阳的大气层就暴露出来了。因为它像帽子似的扣在太阳上，因此称为日冕。日冕的形状很不规则，有时候呈圆形，有时候呈扁圆形，结构精细。自19世纪末以来，人们发现日冕的形状随太阳黑子的活动周期（约11．2年）在两个极端的类型之间变化。极衰期的日冕往往在太阳赤道四周有很多向外流动的”冕流”伸向远处，表现为一些纤细的羽毛状的东西，这就是“极羽”，也就是日全食时人们看到的光圈内那一道道呈发散状的“羽毛”。

太阳耀斑

除了极羽外，太阳还有神奇的耀斑。太阳耀斑是一种最剧烈的太阳活动，一般发生在色球层中，所以也叫“色球爆发”。其主要观测特征是，日面上（常在黑子群上空）突然出现迅速发展的闪耀亮斑，其寿命仅在几分钟到几十分钟之间，亮度上升迅速，下降较慢。一般将增亮面积超过3亿平方千米的称作耀斑，小于3亿平方千米的称作亚耀斑。耀斑爆发时能释放出巨大的能量，特别是在太阳活动峰年，耀斑出现频繁且强度增大。

太阳中微子之谜

B射线是铀和镭自动衰变过程中产生的一种射线，是一种带负电高速飞行的电子流。一开始人们认为，在原子核的β射线衰变过程中，原子核发射出一个电子，然后变成另一种原子核。但经精密测算，发现前后两种原子核的能量不相等，说明有一部分能量丢失了。

丢到哪去了呢?奥地利物理学家泡利于1931年提出的假说认为，在β射线衰变过程中，原子核不止发射一个电子，可能还发射一种我们不知道的粒子。他推测这粒子“性格”比较孤僻，几乎跟谁都不来往，本身不带电，中性，质量微小，穿透力强。后来，意大利物理学家费米根据泡利的推测，将其命名为“中微子”。

20多年过去了，科学家们经过辛勤的工作，终于在1956年把泡利的假说变为现实。人是富于联想的，说到中微子，人们马上想到了太阳这个巨大的原子核反应堆，认为它一定会产生数量相当大的中微子，它们会穿过太阳到地球之间的空间，浩浩****地向地球进军。这样大数量的中微子，寻找起来大概不会费劲吧。可事与愿违。

为了寻找来自太阳的中微子，科学家们真可谓绞尽了脑汁。直到1968年，美国布鲁克海文国家实验室的科学家戴维斯等人，才找到了这位“贵客”。他们把实验室设在美国南达科他州一个深1500米的旧金矿里，里面放一个重60多万千克，装有390立方米的四氯化二磷溶液的大钢箱，用来捕捉中微子。中微子撞击四氯化二碳中原子量为37的氯原子后，发生核反应后变成一个同样原子量的氩原子，同时放出一个电子。氩是一种不断衰变的不稳定的放射性元素。只要能计算出核反应后产生了多少个氩原子，就可计算出中微子的数量。

中微子虽然捉到了，可情况并不像人们想象的那么乐观。本来按照戴维斯等人的这种实验方法计算，每天可捉到11个中微子，可事实上5天才捉到1个。这个结果使科学界大为震惊，成为轰动一时的中微子失踪之谜。

面对理论与现实的偏差，人们提出了种种假说，试图破解中微子失踪之谜，但都无功而返。

太阳“发抖”的奥秘

地震对于人类来说是一种巨大的自然灾难，我们在新闻中经常可以看到因地震造成重大损失和伤亡的报道。地震是由地球内部运动引起的，那么太阳内部更加剧烈的活动是否会造成“日震”，也就是说太阳是否会不定期地出现“抖动”现象呢?答案是肯定的。

震波来源

20世纪60年代，美国天文学家诺克等科研人员通过观察太阳表面的气体运动，最终揭开了太阳“发抖”的秘密。他们发现，在太阳表面约有2／3的范围都有纵横约1000～50000千米、深浅达30千米的气流运动。太阳就像一颗体积巨大的心脏在不停地一胀一缩地脉动。天文学家认为，太阳的抖动是由于内部放射的声波所形成的压力和自身引力共同作用的结果。但由于太阳离地球过于遥远，且能量巨大，天文学家对其内部运动还不能确切认识，只是大致估计。然而，值得关注的是，太阳两极略扁，赤道略有凸起的发现使得科学家得出了太阳核心正在快速旋转并且运动速度比外层快近十倍的结论。现在，国际上许多天文台也联合起来组成观测网，从不同的角度对“发抖”的太阳进行长期连续的观测和研究。

太空急流：太阳风

日冕在向外膨胀的过程中会产生许多带电的微粒流，这就是太阳风。这些微粒主要是氢原子核（即质子）以及少量的氦原子核。太阳风风速强劲，平均每秒350千米，最高可达每秒1000千米，它比地球上记录的最快风速还要快500多倍。科学家发现整个太阳系都在太阳风的范围之内，太阳风成了太阳系与宇宙空间之间的一道屏障。宇宙的辐射粒子在这道屏障的作用下威力大大减少，从而使地球不受伤害。太阳风到达地球后在地球磁场的影响下被迫转向，减速后大都飞向了南北极。

太阳伴星之谜

有伴星就必然有主星。天文学上习惯把较亮的那颗星叫主星，把较暗的那颗叫伴星，把这样成双成对的星叫双星。与双星相对应的是单星，此外还有聚星。在银河系里，双星、聚星占多数，像单星这样的“孤独者”是不多的，而我们的太阳就是一颗单星。

可是人们总觉得我们的太阳不应该是落落寡合的，它还应该有个伙伴。1984年，美国加利福尼亚大学教授R·马勒和他的同事们共同提出了太阳伴星的假说。美国路易斯安纳州西南大学的D·维特密利和A·杰克逊等人与马勒不谋而合，提出了同一假说。他们认为，太阳应与一个未被发现的恒星组成双星系统，那颗伴星很可能是一颗暗弱的白矮星，质量是太阳的十分之一，每隔大约2600万年与大阳接近一次。天文学家正在从与太阳距离较近的5000多颗恒星中寻找这颗伴星。如果找到的话，就给它起名叫“涅墨西斯”，即希腊神话中的复仇女神。但这颗星总是不给人们希望。最近，科学家们通过对阿仑德陨石雨的研究，又对找到太阳的伴星产生了新的希望。1969年2月8日，在墨西哥阿仑德一带，下了一场规模不小的陨石雨，陨落范围大约有260平方千米。人们共收集到2000多于克陨石，其中最大的一块重约110千克。科学家对陨石的化学成分进行了分析，发现里面含有钡、钕等9种稀有元素。按照目前关于太阳系起源的理论，这几种元素是很难形成的。陨石里为什么会含有这几种元素?这又使人们想到了太阳的伴星。

根据对阿仑德陨石雨的化学分析，天文学家们作出这样的推测，大约在50多亿年以前，太阳系还是一团气体和尘埃，离它很近的一颗恒星不知什么原因发生了大爆炸，把许多物质抛向了太空，其中就有钡、钕等极为稀少的元素。其中一部分被抛入了太阳星云，在强烈的冲击波伴随下，太阳星云猛烈收缩，其核心部分形成了太阳，周边部分形成了行星。这颗恒星爆炸以后，可能变成了中子星或黑洞。而我们所见到的阿仑德陨石，可能就是50亿年前爆炸的那颗恒星抛人太空的物质。一些科学家还对这颗伴星进行了具体推测，它的质量与太阳相当，它和太阳的距离约1500亿千米。既然从理论上推断太阳有这颗伴星，可天文学家为什么一直没找到呢?

存在于太阳系的星球

智慧生物与生命是两个不等同的概念。即便我们能十分有把握地断定，在太阳系诸天体中，除地球外，没有任何一个天体拥有智慧生物，但仍不能肯定，在其他天体中也不存在任何生命活动，特别是那些低等的微生物。

在被怀疑拥有原始生命的太阳系诸天体中，火星是被议论得最多的一个。

在20世纪70年代，“水手号”和“海盗号”飞行器对水星的探测，终于否定了“火星人”的神话。然而，从海盗号探测站所做的三项实验来看，却不能绝对地肯定，那里不存在任何生命形态。

第一项实验是检查有无以光合作用为基础的物质交换，结果是否定的。第二项实验是仿效地球上的物质交换，视察澄清土壤样品中有无微生物。实验时在土壤样品中加入含碳14的培养液，若土壤中有生物，会吸收与消化养分，会排出有放射性的碳14，这可在计数管中进行检测，结果记录到了。而在预先经过消毒处理的土壤中则没有记录到。第三项实验是测量生物与周围环境所发生的气体交换。在加入培养液的土壤样品中，质谱仪记录到有氧的发生，但两小时后却突然停止，不过微量二氧化碳的析出却持续了11天之久。有人指出，如果土壤中存在过氧化物，那么氧的析出就可能不是生物造成的。因此根据这三项实验的结果，人们既不敢肯定，也不能否定火星上生命存在的可能性。

即使退一步说，这三项实验证明了火星上没有生命。但它毕竟只能反映实验地点的情况，而不能以点代面地说明整个火星的情况。要知道，四十多年前，人们对环境恶劣的地球南极地区进行考察时，也曾认为那里是不适宜生命存在的，在早期的考察活动中也确实没有发现“定居型”的生物。然而在1977年，人们却在那里的石缝中找到了地衣和水藻。一些火星研究者指出，在火星赤道附近有两个地方，土壤中水的含量要比别处丰富得多。每天每平方厘米的地面至少能释放出100毫克的水（一到夜晚，水汽则凝结为霜，因此这两个地方从地球看去要比火星其他地方明亮得多）。他们认为这两个地方的环境比地球上一些已发现有微生物的极端恶劣环境，更适于生命的存在。

美国国家航空航天局和斯坦福大学最近发表了一篇报告，认为40亿～45亿年前，南极大陆上曾存在微生物。而从南极大陆的火星陨石中发现的显示火星生命体存在的物质看，地球外存在有生命体的迹象。

美国国家航空航天局局长克鲁把火星上可能存在生命体这个宇宙研究史上的最新发现称之为“令人震惊的发现”。

新发现是从1984年被发现的12个陨石中的一个叫做“ANL8400”的南极陨石分析中产生的。它大约是1500万年前火星与木星间小彗星群碰撞的结果，大致在1300万F前落在南极大陆，年龄大致是40亿-45亿年。

美国国家航空航天局和斯坦福大学的研究表明，对陨石进行薄片分析后，能见到一种叫“多循环芳香碳水化合物（PAH）”的有机物。这种有机物，可以证明火星的生成过程或微生物存在的可能性，从陨石切片，可以得出火星上曾有生物体存在的痕迹。