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太阳的资料:揭开太阳的秘密

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发表于 2016-5-8 01:14:25 | 显示全部楼层 |阅读模式
太阳系是一个庞大的天体系统,也是个大得不能再大的家庭。太阳就好比严厉的父亲,他有好多宝贝儿子,其中最受宠的是8大行星:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。另外,他还有一个漂亮的女儿,那就是月亮,千百年来不知多少文人墨客、科学巨擘为之倾倒。我们生活在太阳系中,相对来讲对它们的了解应该会多一点,但是知道得越多疑问越多,至今太阳系中还有很多秘密等待我们继续探索……

走近“阿波罗”太阳

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。那么,这位伟大的太阳神与周围的行星是什么关系?他“脸上”怎么会不时长“雀斑”?他的构造和能量还有哪些秘密?

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揭开太阳系的神秘身世

在太阳系中,几颗大行星围绕在太阳身边,就像亲密的一家人。那么,太阳和这些行星之间有没有“血缘关系”?这些大行星是太阳的“亲生子女”还是被太阳“收养”的?几个世纪以来,许多卓越的思想家也在探讨这个问题,并提出了种种假说,其中较为盛行的,主要有以下几种观点。

灾变学说:这个学说的首创者是法国的布封,20世纪前50年,又有一些科学家相继提出太阳系源于灾变。这个学说推断太阳是先形成的。在一个偶然的机会中,一颗恒星(或彗星)从太阳周围经过(或撞到太阳上),它把太阳上物质吸引出(或撞出)一部分。这部分物质后来就形成了行星。根据这个观点,行星物质和太阳物质具有相同的来源。它们有“血缘”关系,或者说太阳和行星是母子关系。

星云说:这种观点的首创者是德国伟大哲学家康德。几十年以后,法国杰出的数学家拉普拉斯再次提出了这一问题。他们一致认为,整个太阳系的物质是由同一个原始星云形成的,星云的中心部分产生了太阳,星云的外围部分产生了行星。然而康德和拉普拉斯也有分岐之处,康德认为太阳系是由冷的尘埃星云进化演变,先形成太阳,后形成行星。拉普拉斯则持相反意见,认为原始星云是气态的,且温度较高,因其迅速旋转,先分离成圆环,圆环凝聚后形成行星,太阳的形成要比行星晚些。虽然他们之间有如此明显的差别,但是他们的大前提是一致的,因此人们把他们的观点合二为一,命名为“康德—拉普拉斯假说”。

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俘获学说:这个学说认为太阳在星际空间运动中,遇到了一团星际物质。太阳通过自己的引力把这团星际物质俘虏了。于是,这些物质在太阳引力作用下加速运动,如同在雪地里滚雪球一样,逐步变大,最后形成了行星。在这个学说中,也是太阳先形成,但是行星与物质没有“血缘”关系。尽管以上假说都有充分的观测、计算和理论根据,却都有致命的不足,所以直到今天也没有一种被普遍认可的假说。太阳系起源之谜还有待进一步探索。

太阳档案

质量:1.989×1030千克
日地平均距离:约149598000千米
半径:69600千米亮度:3.85×1023千瓦
表面温度:5780开氏度
中心温度:1300万开氏度
自转周期:26.9天(赤道)寿命:100亿年


探索太阳风暴之谜

在诗人的笔下,每天早晨从东方地平线上冉冉升起的红日是最美丽的了,它仿佛是天上仙女青春靓丽的面庞,漂亮极了。可是,如果你仔细打量,就会发现这天上仙女秀丽红润的面庞上竟然也长有“雀斑”!那么,这太阳上的“雀斑”叫什么呢?它们又是怎样产生的呢?据科学家们介绍说,平时我们看到的太阳上的暗黑的斑点,在天文学中叫作“太阳黑子”。黑子的中心部分最黑,叫作“本影”。本影周围亮一些,但比其他部位还是暗一些。据说,黑子是太阳上物质激烈运动的一种现象,它们是一种巨大的旋涡形状的气流,是由于太阳上的天气活动而形成的。打个比方吧,就像是地球上大气的运动会形成热带台风一样,黑子也可以说是太阳上的“风暴区”。
不过,这种“太阳风暴”比地球上的台风要猛烈得多。平时,10级以上的台风就大得不得了啦,在海洋中的船只如果不提前躲进避风港,就很可能被强台风掀翻。然而,地球上的这种台风要是拿到太阳上就根本不算什么了。因为,地球上最大的12级台风,风速每秒也不超过50米,可太阳上的黑子风暴,气流运动的速度竟会达到每秒钟1000—2000米以上,想想看,那太阳风暴是多么强烈啊!就像地球上潮涨潮落很有规律、呈周期性变化一样,太阳上的黑子变化也呈周期性变化。经天文学家们长时间观察,发现太阳黑子变化的周期一般在11年左右。也就是说,太阳中的黑子有的年份多些,如果从某一黑子年份最多的时候开始观察,就会发现在以后几年中黑子数目会逐渐减少,减少到一个最小的数目,大约经过11年以后,又逐渐增多,然后又逐渐减少,如此循环往复,无休无止。
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另外,有人将我国各地五百年来的水、旱、寒灾的记录进行分析,发现也有11年的周期,与太阳黑子活动的周期相对应。目前,天文学家主要利用在太空飞行的欧美联合研制发射的太阳观测卫星“SOHO”对太阳黑子活动进行考察。尽管如此,科学家对太阳活动、特别是太阳黑子活动的了解还微乎其微,只能提前3天预报太阳黑子活动的最高峰和太阳风暴的到来。太阳剧烈活动、太阳黑子爆发、太阳风暴对地球的具体影响以及如何预防,还有待于科学家进一步研究。


金乌

我国古典小说常有这样的话:“不觉金乌西坠,玉兔东升。”玉免是月亮,金乌就是太阳。太阳为什么叫金乌呢?我们的祖先很早就发现了太阳中的黑子,因此编出了其中有乌鸦的神话,所以称太阳为金乌。


太阳是个老鳏夫吗

我们知道,太阳有儿——大行星,有女——月亮,那他的妻子呢,怎么没听人提起过?难道他至今还是孤独的单身汉?其实在几十年前,天文学家就提出了这个问题。天文学家对此进行了认真的考察和计算,得到的结果是:太阳是一个独身者。由于没有得到新的材料,这个结论维持了十几年。但是,天文学上的理论总要受到当时的观测水平的限制,所以,有许多结论并不是一成不变的。

后来,有两件事使得天文学家又重新关注起这个问题来了。第一件是,1969年2月8日,在墨西哥的阿仑德地方下了一场陨石雨。本来,地球上出现陨石雨是常事。但是,阿仑德陨石却与众不同。原来,在分析阿仑德陨石的化学成分时,发现其中含有钙、钡和钕三种元素。它们都是比较复杂的元素。按照流行的太阳系起源理论,它们是很难形成的。这就引起了天文学家的极大关注:它们从何而来?于是,有人提出了如下的推测。
大约50亿年前,太阳系处于形成的初期,还是一片弥漫的气体和尘埃——太阳星云。在太阳星云的附近,有一颗恒星正发生大爆炸,抛出了大量物质,其中就包含了钡、钙和钕这3种元素。这些物质的一部分被抛进了太阳星云,以后就一直留在太阳系的范围内。那颗爆炸后的恒星,以后就变成体积很小而密度很大的中子星或者黑洞,成了今天难以找到的太阳伴星。另一件事则是,在最近的初步测定中,发现了太阳在某个方向具有加速度。这种加速度当然是由力引起的。这力又来自何方?银河系整体产生不了这么大的力(因为距离太大),于是就只能假设太阳有一颗伴星,这力正是来自伴星。

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如果太阳真有这么一颗伴星,为什么我们至今没有找到它?对此,最合理的推测只能有两种。一种推测是,这颗伴星是一颗中子星,因此它很暗,而且很小。我们记得,一颗质量等于太阳质量的中子星,半径只有10公里。另一种推测则是,它是一个黑洞!若是如此,我们就根本看不见它。而且,它比中子星更小,半径只有大约3公里!由上可见,太阳究竟有没有伴星,目前还无法断言。这是一个很具吸引力的谜。这个谜何时才能解开呢?这取决于两个方面:一是有关这个问题的新的发现,二是更新、更有力的观测手段。我们期待着这一天的到来!


太阳构造之谜

太阳看起来像是一团均匀的气体球,简单得不能再简单了,但实际上它却由若干界限分明的层组成,类似于行星的固体部分与大气层。太阳的构造到底是怎样的呢?太阳的大气层根据高度和性质的不同,分为3个圈层,它们分别是“光球”、“色球”和“日冕”。人类肉眼所见的是太阳大气的最底层——“光球”,厚约500千米。光球实际就是我们看到的太阳圆面,它有一个比较清楚的圆周界线,太阳直径就是根据它确定的,光球看上去像是一个光滑的固体,其实却是由平均密度只有水的几亿分之一的气体构成的。在光球之上的是“色球”,厚约2000千米。它是有颜色的球,看上去像套在太阳上的一个玫瑰花环。由于光球太亮,色球完全被湮没了。色球之上的那部分灰白色称为“日冕”,向外延伸达数百万千米,其厚度约为好几个太阳半径。“日冕”是不是太阳大气的最外层呢?不是,它的外表面还有“太阳风层”。

这里经常喷发一种带电粒子流,称为“太阳风”,它主要由电子和各种离子组成。太阳风在离开太阳以后,吹遍整个太阳系,最后消失在恒星际空间。从核心到光球,太阳的温度急剧下降(核心处的温度为1500万K,而光球的温度只有6000K),这是人人都料想得到的。但随后温度梯度却来了个急剧的逆转,这就大大出乎人们意料了:色球温度稳步上升到几万开氏度,而进入日冕层之后,温度更是猛升到100万K。色球层的某些与太阳黑子有关的区域甚至更热。

既然能量必定来源于光球的下方,怎么可能出现这种怪事呢?这岂不是好像身体离开炉子越远,身上反而感到越热吗?太阳的构造是不是人们假想的,至今还真是个谜。


日珥之谜

人们通过专门的天文望远镜看太阳,日面除了显而易见的太阳黑子之外,整个太阳圆面像是一个硕大无比的火海,日面上时常有一串串巨大的“火舌”腾空而起,这就是日珥。早在几百年前人们就观测到了日珥。1239年,天文学家在观测日全食时就观测到了日珥,并称其为“燃烧洞”;1733年观测日珥时,将其称作“红火焰”;1824年观测日珥时,日珥又被想象成太阳上的山脉。1868年,法国的让桑和英国的劳基尔分别引进了光谱技术,人们对日珥的外形才有了明确法引起了人们的注意。1988年,法国科学家的研究表明,存在着长达一年或半年的太阳直径伸缩期,其范围从几十千米到几百千米不等。




太阳能量之谜

太阳是地球万物生长的动力源泉。自人类诞生起,太阳就一直是人心目中光明和温暖的使者。大家知道,要使火炉不停地放出热量,必须不断地向炉子里投放燃料。太阳在燃烧,每秒钟放射出大量的能量,又没有人向太阳投放燃料,那么,太阳的能源从何而来?从前,有人以为太阳像地球上一样是用烧煤的办法获得能量的。这简直是开玩笑。简单计算一下就明白,如果太阳是用烧煤的办法获得能量的,那么它一秒钟之内就得烧掉115亿吨煤!即使整个太阳都是用煤做成的,也只能维持现在这样的辐射强度三、四千年;不然,我们每年就必须往里添加20个像地球那么大的煤球!还有人认为太阳能是太阳重心收缩而产生的辐射能,是流星陨石不断降落、碰撞而产生的能量,是放射性元素蜕变而产生的能量,等等,这些说法都没有根据。现在科学研究的结果告诉我们,太阳的能量来源于原子核反应。

在太阳内部,越往里面温度越高,压力越大;到太阳中心,温度大约是2000万度,压力可达2000亿个大气压,物质的密度可能是水的110倍。在这样一种高温高压的环境里,所有的物质质点都以每秒几百公里的巨大速度运动着,都想为自己找个安身的场所。但是,物质质点相互猛烈撞击的结果:有的原子失去了几个电子,有的原子的电子全部丧失,更有的原子跑到别的原子家里去“作客”,形成了新的原子。这里所进行的复杂的变化过程,就是原子核反应的过程。现在认为,太阳内部进行的是由4个氢原子核合成1个氦原子核的核反应过程,如同氢弹爆炸时所发生的核子反应过程一样。伴随着原子核反应的进行,就能放射出惊人巨大的能量。

人类对太阳能来源的认识在步步深化,然而,疑团却远未解开。要是太阳在进行“氢弹爆炸”,为什么不是所有的氢气一起参加反应?要是所有的氢一起参加反应,反应一次完成,反应之后理应逐渐冷却,但是,研究证明,数百万年来,太阳光的强度没有丝毫减弱。如果太阳是在进行大规模的有控制的热核反应,那么什么条件使得太阳中的氢能局部地持续地参与聚变反应?有控热核反应正是人们追求的目标,但是至今没有做到。由此看来,太阳能的来源问题,仍是需要科学家们努力探索的一个谜题。



黑夜里的太阳

当你举杯邀月时,赫然发现悬在头顶的是一轮红日,洒向人间的是万道金光,是否会感到惊讶呢?可是中国的古书中却记录了夜里出太阳的奇异天象。《汉书·地理志》记载着“古有日夜出见于东莱,故莱子立此城,以不夜为名。”以后,关于“夜太阳”的描述,更是散见于正史典籍、野史笔记中,在《晋书》、《建康志》、《嘉定县志》、《海盐县志》中都有记载。在国外,半夜出现太阳可以追溯到公元前2世纪。

根据史料记载,公元前163年,在意大利出现过“夜太阳”。

夜里出太阳究竟是怎么回事呢?

我国的天文学家庄天山等认为,夜里出现的太阳是一种冕状极光。太阳表面不断向外发出一束束高速带电粒子流,这些带电粒子由于受地球磁场的作用,大多集中在地球南北两极大气层的高层,使大气中粒子电离发光,形成极光。如果太阳活动强烈,极光有可能向中低纬度区延伸,我国就可能看到。极光的形状多种多样,有的像彩色帷幕,有的呈射线结构。在条件适当时,射线结构的极光会成为一个边缘不明显的圆形发光体,叫冕状极光,颜色是红色。而且极光还会向东西方向漂移,且亮度越大,速度越快,看上去也会有东升或西落的现象。所以人们很容易将冕状极光误以为是太阳。
天文学家迦尼、克劳密林和我国的朱文鑫认为,在意大利夜间所见的太阳其实是哈雷彗星,他们是按哈雷彗星回归周期推算的。可是有人查阅西欧文献,对此事并无明显记录。莫尔顿和布莱克韦尔、杜赫斯特等人认为夜里出现的太阳是一种对日照现象。他们通过观测研究,发现在春分和秋分前后,在位于和太阳位置相对的黄道附近,即在所谓反日点上,会有轮廓不大清楚的圆形亮斑,呈暗红色,这就是对日照。由于它很暗。所以月亮一出来,它就消隐了,但没有月亮时,它外形有点像太阳。
我国的张文樵则把夜里出现的太阳解释为古代的不明飞行物。可惜今天人们还没有见到一个实实在在的外星人,当然难以证明古代外星人乘飞碟光临过地球。当然,还有科学家认为,这是一种大气光学现象。夜间出太阳到底是怎么回事,这个宇宙之谜有待我们进一步研究探索来揭开。


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