书城童书地外星球大揭秘
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第3章 太阳系的主角——太阳(2)

在“先锋10号”飞了25年后,虽然它仍在不断地发回信息,但在1997年美国宇航局还是暂停了对它的监控。

今年早些时候,科学家惊奇地发现,一股神秘的力量作用于这个“老太空旅客”,但一时又无法找到真正的原因,后来,这股力量竟将它向一个方向推移。

据天文学家预计,在200万年后,“先锋10号”将会到达金牛座星群,那时将会发生什么情况呢?让人类拭目以待吧!

太阳系的运动

太阳系是银河系的一员,它围绕银河系的中心运转。移动速度约为220千米/秒,绕银河系运转一周为2.26亿年。太阳系中的八大行星除金星外,其他行星的自转和公转方向都是相同的。目前,科学家们研究发现,整个太阳系正朝着武仙座的方向永不停息地飞行着,逐渐远离银河系。

科学家们在不断地进行着探索和研究。从1959年开始就毫不间断地通过空间探测器等进行空间探测,深入详尽地研究太阳系。目前主要集中在月球和火星以及小行星和彗星的探测上。对太阳系的长期研究,分化出了这样几门学科:太阳系化学、太阳系物理学以及太阳系内的引力定律和太阳系稳定性问题。

大家一定都对“日心说”有所耳闻吧!日心说是由波兰天文学家哥白尼于1515年左右提出的关于天体运动的学说。在当时引起了强烈的反响。哥白尼认为,地球只是引力中心和月球轨道的中心,并不是宇宙的中心。所有天体都围绕太阳运转,宇宙的中心就在太阳附近,地球到太阳的距离同天穹高度相比是微不足道的,在天空中所能看到的任何运动都是地球运动引起的,等等。

“日心说”具有划时代的科学意义,该学说理论虽然具有一定的局限性,但在当时却推动了天文学的根本变革。

太阳耀斑

我们现在去认识一下“太阳耀斑”。众所周知,光球原是太阳大气的最内的一部分。其厚度约有500千米,平均温度约为6000益,呈气态。光球就是人们实际能够用肉眼看到的太阳的面。我们在这一层面上可以观测到很多太阳活动:米粒组织和超米粒组织形成气体对流现象,太阳黑子是光球层上巨大的气流漩涡。而太阳黑子形成前,产生的炽热的氢云,就是我们说的“耀斑”。

先来说说米粒组织。它是太阳的光球层上发生的一种太阳活动,因看上去是一些密密麻麻的极不稳定的斑点,像一颗颗米粒,因此叫它米粒组织。米粒组织的直径一般在300~1000千米,温度比光球的温度高300~400益,亮度强10%~20%,持续时间一般为5~10分钟。米粒组织是光球下面气体对流产生的现象。另外还有超米粒组织,然而它的大小与寿命都比一般的米粒组织要强得多。

耀斑是太阳表面强烈的活动现象。耀斑一般持续时间较短,但耀斑释放出的能量巨大。

耀斑产生在日冕的低层,下降到色球层。耀斑与太阳黑子存在密切联系,在大的黑子群上面,特别容易出现耀斑。小型耀斑伴随着太阳黑子的出现是经常能见到的。但特大的耀斑只有在太阳活动高峰年时才可能出现。真可谓是“千载难逢”!

太阳出现巨大耀斑时,常同时发出大量高能带电粒子——“太阳宇宙线”,这在地球周围是可以观测到的,这就是太阳质子事件。当太阳发生耀斑或者射电爆发时,常常伴有大量的高能质子流火速到达地球,对宇宙飞船、人造卫星产生非常严重的危害,同时也影响无线电通讯、卫星导航和长距离电力传输等。

据不完全统计表明,平均每年较大的质子事件就有8次。太阳质子事件对航天事业存在着极大的危害。

日珥、日冕、日食

日珥是发生在太阳色球层的一种太阳活动现象。日全食出现时,人们可以看到在“黑太阳”的周围有一个红色的光环,那就是太阳的色球层。色球层上时常会射出一束束很高的火柱,这些火柱就叫做日珥。

日珥分为宁静的、活动的以及爆发的三大类。

其中,活动日珥总在不停地运动变化着,像喷泉一样从日面喷出很高,又慢慢地落回到日面;爆发日珥以每秒700多千米的速度,将物质喷发到几十万甚至上百万千米的高空,那场景格外宏伟壮观。

太阳从色球中,频频喷射出纤细而明亮的流焰,称为针状体。针状体是太阳表面的高温等离子流体,它们像针一样以每秒大约20千米的速度“刺”向太阳大气。每时每刻都有约10万个针状体在积极活动。

日冕是太阳大气的最外层,厚度达到几百万千米以上。

日冕温度有1伊106益。在这极其酷热的高温下,带正电的质子、氦原子核和带负电的自由电子运动速度极其迅猛,它们不断挣脱太阳的引力束缚,拼命射向太阳的外围,形成太阳风。日冕发出的光比色球层的还要微弱。

日冕可人为地分为内冕、中冕和外冕三层。

日冕只有在出现日全食时才能看到,它是极其稀有罕见的太阳活动现象,其形状随太阳活动大小而做相应的改变。

通过X线或远紫外线照片,可以看到日冕中有大片不规则的黯黑区域,这被称为冕洞。

日食是太阳被月球所遮盖的自然现象。当太阳、月球及地球接近排成一条直线时,地球便会躲藏进入到月球的本影或半影,日食便会发生。

日食可分为日偏食、日环食及日全食三种。日食本身并不稀奇,地球上一年当中会有两次或两次以上见到日食的机会,但由于日食带的范围并不广阔,导致在同一地区,平均要每隔2~3年才可看到一次日偏食,而日全食则更是非常罕见。

太阳黑子

太阳黑子是在太阳光球层上发生的一种太阳活动,是太阳活动中最基本、最明显的活动现象。

太阳黑子实际上是太阳表面一种灼热气体产生的巨大漩涡,温度大约为4500益。

因为它的温度远低于光球层表面的温度,所以看上去像是一些深暗色的斑点。

一个较完整的黑子由较暗的核和周围较亮的部分构成,中间凹陷大约500千米。黑子大多成双入对或是成群地出现。

黑子出现的时间并不是均匀分布的。

黑子周期开始时,黑子主要出现在南、北纬约35毅处,而在黑子周期结束时,黑子通常又出现在南、北纬约5毅处。

日核和太阳的能量

日核是太阳的核心,是太阳的能源所在。温度估计约为1.5伊107益,是氢进行质子热核熔合的反应区。

核心物质的密度为150g/cm3,远高于铁的密度7.8g/cm3。日核是产生核聚变反应之处,太阳核向对,氢核聚变便会产生强大的光和热。质子链与碳氮氧循环是氢核聚变的主要过程。

太阳的能量能够长时间地燃烧和释放。其输出功率为3.86伊1026瓦,如此强大的能量来自于核心的核聚变反应:每秒钟有大约7伊1011千克的氢聚变成6.95伊1011千克的氦,其间损失的5伊109千克质量即转换为庞大的酌射线能量。

在酌射线前进到太阳表面的途中,会不断地被四周粒子所吸收,从而发出较低频的电磁波,到太阳表面时所发出的主要是可见光。

而在最靠近太阳表面20%厚的区域,传递能量主要是靠对流而非辐射。太阳的输出总功率为3.826伊1026瓦,核心核反应供给绝大部分的能量。如此长时间地燃烧和释放能量,太阳能够维持多久呢?

据科学家推算,大约可以再维持50亿年。

太阳中的元素

印度于1868年8月18日发生了一次日全食。

法国经度局研究员、米顿天体物理现象台长詹森为了抓住这百年不遇的观测机会,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。

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,詹森收到了另一封内容相同的信,那是英国皇家科学院太阳物理天文台台长洛克耶寄来的。

两个着名科学家不约而同的新发现,使人们确认了这是一个大家未曾认知的新元素。这就是氦——地球上发现的第一个太阳元素。

科学家们在1869年和1870年又进行了两次日全食观测,人们又发现了一条绿色的谱线,经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:

瑞典光谱学家艾德伦经过70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9~14个电子的铁,是一种极其特殊的环境下的铁。

经过长期细致的观测,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10种,还有60多种含量极其稀少的元素。到20世纪80年代,科学家们确定的太阳上有3种元素,此外还可能有从氢到氦19种元素可能存在,其中包括9种放射性元素。

那么太阳到底有多少种元素呢?

凭目前的科学技术,我们还无法得出准确的数据,无法给大家一个满意的答复,但我们都知道科学技术在日新月异地高速发展中,终究有一天会将宇宙中的难点逐一突破。

太阳的传说和未来

对于人类来说,光辉的太阳无疑是宇宙中最重要的天体。万物生长靠太阳,没有太阳,地球上就不可能有姿态万千的生命现象,当然也不会孕育出作为智能生物的人类。太阳给人们以光明和温暖,它带来了日夜和季节的轮回,左右着地球冷暖的变化,为地球生命提供了各种形式的能源。

在人类历史上,太阳一直是许多人顶礼膜拜的对象。中华民族的先民把自己的祖先炎帝尊为太阳神。而在古希腊神话中,太阳神则是宙斯(万神之王)的儿子。

希腊太阳神话

太阳神阿波罗是天神宙斯和女神勒托所生之子。神后赫拉由于妒忌宙斯和勒托的相爱,残酷地迫害勒托,致使她四处流浪。后来总算有一个浮岛德罗斯收留了勒托,她在岛上艰难地生下了日神和月神。于是赫拉就派巨蟒皮托前去杀害勒托母子,但没有成功。后来,勒托母子交了好运,赫拉不再与他们为敌,他们又回到众神行列之中。阿波罗为替母报仇,就用他那百发百中的神箭射死了给人类带来无限灾难的巨蟒皮托,为民除了害。阿波罗杀死巨蟒后十分得意,在遇见小爱神厄洛斯时便讥讽他的小箭没有威力,于是厄洛斯就用一枝燃着恋爱火焰的箭射中了阿波罗,而用一枝能驱散爱情火花的箭射中了仙女达佛涅,要令他们痛苦。达佛涅为了摆脱阿波罗的追求,就让父亲把自己变成了月桂树,不料阿波罗仍对她痴情不已,这令达佛涅十分感动。而从那以后,阿波罗就把月桂作为饰物,桂冠成了胜利与荣誉的象征。每天黎明,太阳神阿波罗都会登上太阳金车,拉着缰绳,高举神鞭,巡视大地,给人类送来光明和温暖。所以,人们把太阳看做是光明和生命的象征。

北欧太阳神话

丰晓、兴旺、爱情、和平之神,美丽的仙国阿尔弗海姆的国王。一说他与巴尔德尔同为光明之神,或称太阳神。他属下的小精灵在全世界施言行善。他常骑一只长着金黄色鬃毛的野猪出外巡视。人人都享受着他恩赐的和平与幸福。

他有一把宝剑,光芒四射,能腾云驾雾。他还有一只袖珍魔船,必要时可运载所有的神和他们的武器。

太阳的未来

太阳普照大地已50亿年之久,处于壮年期的太阳正稳定地释放着光和热。

据科学家们分析研究,太阳核心的氢燃料在50亿年后将被消耗掉,那么那时的太阳将会是什么样子呢?50亿年之后,太阳会开始衰老,变成一颗鲜红明亮的红巨星。到那时,它的直径要比现在大250倍,太阳的轨道会把地球的轨道紧紧环抱。

太阳在变成红巨星之后,将开始收缩,日核也将变成一个极其密小的核。

这时的太阳就会如同一位风烛残年的老人,不再有青壮年时的勃勃英姿,它会成为一颗与地球大小差不多的白矮星;再过十几亿年,太阳将不断冷却,最终变成一颗又冷又暗的不起眼的黑矮星,太阳也就结束了自己辉煌灿烂的一生。

这就是太阳的未来。也许50亿年以后,人类具有超级发达的科学技术,会让太阳再度辉煌起来,这是许久以后的事情,人类现在是无法预知的,我们希望会有奇迹出现。