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天文常識(shí)1001條 第四章 我們的生命之燈——太陽 183 太陽是一顆十分普通的恒星。太陽只是浩瀚宇宙中無數(shù)恒星中的一顆，很多恒星與太陽類似，但也有一些恒星較之太陽而言或大或小，或冷或熱?？傊柺呛阈侵羞m中的一顆。 184 太陽從東方升起，從西方落下，這樣的情況一年只有兩天。問一個(gè)人早上太陽從哪兒升起，他或者她通常會(huì)回答：從東方升起。同樣他或者她通常也會(huì)說：晚上太陽從西方落下。事實(shí)上，一年中只有兩天，太陽是從正東方升起，從正西方落下，即春分和秋分。從春分到秋分，生活在北半球的人看到太陽從東偏北的地方升起，從西偏北的地方落下。在夏至?xí)r這種現(xiàn)象尤為明顯，太陽從東偏北最大的方向升起，從西偏北最大的方向落下。從秋分到春分，生活在北半球的人看到太陽從東偏南的地方升起，從西偏南的地方落下。在冬至?xí)r這種現(xiàn)象尤為明顯，太陽向南偏離得最遠(yuǎn)。生活在南半球的人看到的情形與我們正好相反。 185 太陽在黃道上運(yùn)動(dòng)一周的過程就是我們經(jīng)歷一年的過程。正如一年中太陽的升降方向不斷變化一樣，每天同一時(shí)刻太陽在天空中的位置一年中也不斷變化。夏至日，當(dāng)太陽從東偏北最大的方向升起，從西偏北最大的方向落下，太陽在天空中走過了一年中最長(zhǎng)，最高的軌道，因此夏至日是一年中白天最長(zhǎng)的一天。相反，在冬至日，當(dāng)太陽從東偏南最大的方向升起，從西偏南最大的方向落下，太陽在天空中走過了一年中最短，最低的軌道，因此冬至日是一年中白天最短的一天。在春分和秋分日，太陽走過了長(zhǎng)短，高低適中的軌道，因此這兩天晝、夜一樣長(zhǎng)。 186 春分和秋分是由單詞“equinox”翻譯過來的。“equinox”來自拉丁語，意思是“相等的夜晚”?，F(xiàn)在的意思與此略有不同，它也用來指一年中晝夜相等的那兩天。 187 夏至和冬至是由單詞“solstice”翻譯過來的。“solstice”來自拉丁語，字面意思是“太陽停止不動(dòng)”。這需要解釋一下，每個(gè)人都知道太陽不可能在天空停止不動(dòng)，這里的“solstice”是指這樣一個(gè)現(xiàn)象：每年從冬至到夏至，太陽一天內(nèi)在天空中的軌跡越來越長(zhǎng)，越來越高， 188 許多文明都與太陽在天空中的位置和軌跡密切相關(guān)。在索爾茲伯里平原上，在新石器時(shí)代豎立的史前巨石柱至今已有三千多年的歷史。今天，這些史前巨石柱仍然十分準(zhǔn)確的標(biāo)志出太陽在分點(diǎn)和至點(diǎn)升起及落下的方向。一千年前，有個(gè)本土的美洲人定居點(diǎn)科胡基亞，在密西西比河岸靠近今天圣路易斯的地方。今天科學(xué)家在那里的地面上發(fā)現(xiàn)這兒曾有一圈木樁。直到今天，霍皮人（美國(guó)亞利桑那州東南部印第安村莊居民）和安第斯山脈的土著人仍用平頂山和山峰記錄下太陽升起及落下的方向。他們之所以這樣做，實(shí)際和精神上的原因都有。太陽在天空中位置的變化即反應(yīng)了天歷，又告知人們何時(shí)耕種，何時(shí)收割以及何時(shí)舉行重大的宗教儀式。 189 太陽的軌跡在天空中的變化是由于地球自轉(zhuǎn)軸的傾斜造成的。當(dāng)?shù)厍蚶@太陽公轉(zhuǎn)時(shí)，地軸始終與軌道面保持傾斜。在夏至日的北半球，傾斜軸偏向太陽，因此太陽在天空中的軌道達(dá)到最高。六個(gè)月后，在北半球，傾斜軸偏離太陽，太陽在天空中的軌道達(dá)到最低。而在春分和秋分日，傾斜軸即不偏向太陽又不偏離太陽，所以太陽在天空中的軌道高低適中。 190 以地球?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)，太陽比地球大的多。我們見到的太陽，直徑有864,000英里，如果把太陽比作一個(gè)金魚缸，則需要1，000，000顆地球大小的大理石才能填滿。 191 太陽的化學(xué)成分十分簡(jiǎn)單。太陽包含了宇宙中所存在的大部分元素，但太陽主要是由最簡(jiǎn)單的元素氫組成。實(shí)際上，氫和氦組成了太陽質(zhì)量的99.9％，其它的氧、碳、氮、鐵等元素只占0.1％。 192 我們見到的太陽的表面實(shí)際并不是一個(gè)面。在我們看來，太陽似乎有一個(gè)固體的表面，并且有一個(gè)可測(cè)的邊界。真實(shí)情況是：太陽是一個(gè)由氣體組成的球體，沒有固體的表面。我們看到的邊界，只是由于在那兒，太陽氣體的密度下降到使光透明的程度。在這個(gè)密度之上，太陽是不透明的，因此我們看不到太陽內(nèi)部。雖然我們現(xiàn)在了解到這些，但天文學(xué)家仍然把這一不透明的邊界當(dāng)作太陽的“表面”，稱作光球?qū)?。顧名思義，在光球?qū)觾?nèi)，太陽放出的光子可以最終到達(dá)我們的眼睛。 193 太陽中心看起來要比邊緣亮。這一現(xiàn)象稱作暗暈，是由于我們看的太陽中心比邊緣更厚，并且溫度也更高。 194 太陽的顏色可以告訴我們它的表面溫度。如果我們把一根鐵絲伸進(jìn)火爐里，燒幾分鐘 195 太陽表面是有斑點(diǎn)的。望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)的圖像顯示，太陽的斑點(diǎn)好像鑲?cè)胨嗟厣系涅Z卵石一樣。這是因?yàn)槲覀兛吹皆S多氣體單元的頂部，這些亮的區(qū)域與德克薩斯州大小相仿，是熱氣流噴射上升的區(qū)域。而暗區(qū)域是冷氣流下沉的區(qū)域。因?yàn)楸砻姘唿c(diǎn)的現(xiàn)象與米湯相似，我們又稱其為粒狀亮斑。 196 太陽的斑點(diǎn)聚成一團(tuán)。通過研究太陽表面的大尺度運(yùn)動(dòng)，我們得出：斑點(diǎn)聚成巨大的、粗糙的多邊形區(qū)域。物質(zhì)常從區(qū)域中心涌出，向各個(gè)方向流動(dòng)，在邊緣又沉落。該區(qū)域常延綿到20，000英里，我們又把它叫作超大斑點(diǎn)。 197 太陽表面還有黑子。中國(guó)的天文學(xué)者早在公元前兩個(gè)世紀(jì)就記錄下太陽表面的黑子。而在西方，1800年后才由伽利略通過望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到黑子。我們今天已經(jīng)知道，黑子是太陽表面有強(qiáng)磁場(chǎng)限制和熱氣體減速的地方。氣體減速導(dǎo)致溫度下降，這一區(qū)域就更暗，這是對(duì)比而言的。如果我們把黑子挖下來，放到夜空中，它將比最亮的星還亮。黑子中央黑影部分被稱作暗影，黑子周圍較濃的淺灰區(qū)叫作半影。 198 黑子的出現(xiàn)、消失有周期性。在十九世紀(jì)中葉，一個(gè)業(yè)余天文學(xué)家Samuel Heinrich Schwabe 發(fā)現(xiàn)太陽表面的黑子數(shù)不是常數(shù)，而是由少到多又到少，有個(gè)周期。平均下來大約11年一個(gè)循環(huán)。最初，黑子出現(xiàn)在每個(gè)半球緯度30度的地方，接著黑子增多，向赤道蔓延。最后黑子變少，在緯度5度的地方消失，如此周而復(fù)始。最近一次的黑子最多時(shí)是2001年，預(yù)計(jì)下一次在2012年。 199 黑子成對(duì)出現(xiàn)。因?yàn)楹谧邮亲匀淮艌?chǎng)形成的，而自然界的磁場(chǎng)成對(duì)出現(xiàn)，因此黑子也成對(duì)出現(xiàn)。若一個(gè)黑子是正極，那么另一個(gè)為負(fù)極，正如磁鐵的兩端。我們可以把黑子對(duì)看作放在太陽表面的蹄形磁鐵。 200 黑子常聚成一團(tuán)，整體上表現(xiàn)出磁性。這些團(tuán)簇可以由兩對(duì)或更多的黑子組成。如果團(tuán)簇的一端是一極，相對(duì)的一端是另一極。如果太陽的北半球是正極，則在南半球的一端為負(fù)極。 201 太陽的磁極在每個(gè)黑子周期顛倒一次。每11年，太陽的兩極磁性顛倒，整個(gè)太陽的磁性也隨之顛倒。因此，從磁性的角度來考慮，黑子周期應(yīng)為22年而不是11年。 202 黑子可以很大。很多黑子達(dá)到了地球大小，黑子團(tuán)簇能在太陽表面綿延100，000英里。 203 部分人認(rèn)為太陽黑子數(shù)量的變化能影響地球的氣候。天文歷史記錄顯示：從1645到1715年間，黑子數(shù)量相對(duì)較少。氣象記錄顯示：同一時(shí)期歐洲大部分地區(qū)的冬天更長(zhǎng)。這能說明問題嗎？另有一些人，據(jù)稱也找到樹木年輪與太陽黑子周期的相關(guān)性。 204 最近科學(xué)家似乎發(fā)現(xiàn)了太陽黑子對(duì)氣候的影響。斯坦福大學(xué)的Sallie Baliunis博士找到了依據(jù)：太陽黑子數(shù)與太陽釋放出的總能量有關(guān)，進(jìn)而影響到地球的氣候。值得一提的是統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)有偶然性，并被諸多因素所影響，因此不能提供直接的證據(jù)。當(dāng)提到諸如太陽，地球氣候等復(fù)雜問題時(shí)，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)都應(yīng)該被深入研究。 205 日震。最近我們發(fā)現(xiàn)太陽表面的震動(dòng)與鬧鈴或銅鑼的震動(dòng)相似。太陽表面能以幾百天文學(xué)家了解了太陽的內(nèi)部，類似于通過研究地震來研究地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)。為了繼續(xù)研究太陽的震動(dòng)，1995年建立了全球聯(lián)合觀測(cè)震動(dòng)網(wǎng)絡(luò)工作組，用分布在全球的6架望遠(yuǎn)鏡連續(xù)的觀測(cè)太陽的震動(dòng)。 206 太陽表面經(jīng)常發(fā)生強(qiáng)烈的爆炸。這種爆炸就是我們看到的耀斑，能在短短幾秒內(nèi)釋放出上百萬顆原子彈的能量。當(dāng)耀斑發(fā)生時(shí)，太陽的大氣層會(huì)被吹出一個(gè)巨大的洞，并發(fā)出十分強(qiáng)烈的光、電磁波，高能X射線及數(shù)以百億計(jì)的帶電粒子，這種現(xiàn)象被稱作太陽風(fēng)。當(dāng)太陽黑子最活躍時(shí)，耀斑和太陽風(fēng)也發(fā)生的最頻繁最劇烈。 207 耀斑能引發(fā)地球上一些有趣的現(xiàn)象。從太陽吹向地球的帶電粒子在幾天內(nèi)到達(dá)地球，這些粒子被地球磁場(chǎng)俘獲，最后以幾萬英里每秒的速度墜向大氣層，其結(jié)果產(chǎn)生了地磁暴；干擾地球的磁場(chǎng)，使指南針不停擺動(dòng)，對(duì)廣播也有影響；使輸電線的斷路開關(guān)受損；使地球兩極出現(xiàn)極光。 208 我們所見的南、北極光是地球大氣與太陽大氣接觸的結(jié)果。當(dāng)太陽風(fēng)吹出的帶電粒子到達(dá)地球時(shí)，它們與地球周圍油炸圈餅狀的巨大磁場(chǎng)相作用，地球磁場(chǎng)使這些粒子改變方向并引導(dǎo)它們落到地磁場(chǎng)的南北兩極，以接近光速的速度與地球的外大氣層，撞向我們頭上數(shù)英里的氧和氮原子，當(dāng)碰撞發(fā)生時(shí)，這些空氣中的原子將會(huì)發(fā)光，這即是我們說的南極光和北極光。 209 極光有不同的種類和顏色。有時(shí)極光看起來是無定形的粉紅色，在天空中一閃而過；有時(shí)極光看起來像窗簾或掛毯，在空中慢慢起伏，隨風(fēng)飄蕩；有時(shí)極光仿佛是從高處噴出的一條輻射線。極光可以是白色、暗紅色、桔黃色、綠色或藍(lán)色，這取決于帶電粒子自身的能量及撞擊的空氣中原子的種類。極光有時(shí)僅僅持續(xù)幾分鐘，有時(shí)卻持續(xù)一整夜，這取決于太陽風(fēng)的強(qiáng)度及持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短。 210 民間傳說給出了極光顏色的許多解釋。一些愛斯基摩部落認(rèn)為極光是他們已故的祖先的靈魂在空中奔跑，用海象的頭骨玩一種球賽；在古老的中國(guó)，極光的扭曲好像天上的龍?jiān)诖蚨?；維京人認(rèn)為極光是黑暗天空中的火炬發(fā)出的光，指引新的靈魂到達(dá)瓦爾哈拉殿堂。 211 一年中沒有最適合看極光的時(shí)間。極光不會(huì)在一年中的特殊季節(jié)發(fā)生得更頻繁。因?yàn)樗怯商栵L(fēng)引起的，所以極光的周期和強(qiáng)度與太陽黑子的活動(dòng)周期相關(guān)。當(dāng)太陽黑子活躍時(shí)，極光會(huì)更亮、發(fā)生更頻繁，當(dāng)太陽黑子不活躍時(shí)，極光出現(xiàn)的更少。下一次的黑子活躍期大概是2012年，屆時(shí)將可能有南、北極光。 212 南北極光并不是在南北極方向發(fā)生更頻繁。從太陽發(fā)出的帶電粒子并不是被準(zhǔn)確的引導(dǎo)到地球兩極，而是圍繞地磁的兩極成環(huán)帶狀，極光就經(jīng)常發(fā)生在這一環(huán)帶上。以北極光為例，包括阿拉斯加，加拿大北部到接近東南部的地區(qū)及北太平洋，還有斯堪的納維亞半島的北部，俄羅斯北部。從人造地球衛(wèi)星上看，極光像是圍繞地球的一條光帶，有極光的區(qū)域能膨脹或壓縮，但在美洲大陸卻不一樣，在加勒比海地區(qū)等低緯度地區(qū)甚至也看到了極光，但這種現(xiàn)象畢竟很少。南極光經(jīng)常發(fā)生在南極洲大陸外的環(huán)帶上，因此不易被看到。 213 極光經(jīng)常在兩個(gè)半球同時(shí)發(fā)生。太陽風(fēng)吹出的帶電粒子撞擊地球大氣層時(shí)，他們受磁場(chǎng)力作用，在南北磁極間運(yùn)動(dòng)。這些粒子的速度極快，當(dāng)他撞到阿拉斯加上空的氧原子，下一秒就已經(jīng)撞到了南極洲上空的氧原子。因此，極光常常同時(shí)出現(xiàn)在兩個(gè)半球，并且具有相同的形狀。 214 極光發(fā)生在離地面50至100英里的空中。正是在這樣的高度，從太陽發(fā)出的帶電粒子最容易與大氣中的氧和氮原子發(fā)生碰撞。從太空中看，這一說法是很有依據(jù)的。從宇航員偶然拍下的照片上看出，極光像是掛在地球上50英里高的窗簾。 215 一些其它的行星也有極光。一些有強(qiáng)磁場(chǎng)和大氣層的行星也有極光。哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的圖片顯示，土星和木星有極光。旅行者探測(cè)器的數(shù)據(jù)顯示，海王星、天王星很可能也有極光。 216 太陽上的“一天”時(shí)間不一樣。與地球一樣，太陽也有自轉(zhuǎn)，但跟地球不同的是太陽不是固體，因此不同的緯度轉(zhuǎn)速不一樣，在太陽赤道，轉(zhuǎn)一圈要25個(gè)地球日。緯度越高，轉(zhuǎn)速越慢，在靠近兩極的地方，轉(zhuǎn)一圈要約31個(gè)地球日。在地球上，在你南面的地點(diǎn)無論多久都在你的南面，但在太陽上，這不成立。越靠近赤道，轉(zhuǎn)的越快，就會(huì)滑向東邊。這是流體的情形。 217 太陽像是空間的一塊巨大的磁鐵。與地球類似，太陽內(nèi)部好像有一個(gè)巨大的磁鐵，這磁鐵產(chǎn)生了巨大的磁場(chǎng)，在太空中綿延數(shù)億英里，并控制周圍熱氣體的流動(dòng)。每隔11年，在黑子活動(dòng)周期的開端，磁場(chǎng)南北極會(huì)顛倒一次，而太陽自轉(zhuǎn)軸保持不變。 218 太陽也有大氣層。在太陽可見表面或光球?qū)又?，有一個(gè)熾熱的帶電氣體組成的大氣。大氣的內(nèi)層叫色球?qū)?，因?yàn)檫@一層有粉紅的顏色。色球?qū)佑?000英里厚，并且比光球?qū)訜幔瑴囟仍?1000華攝氏度到30000華攝氏度之間。 219 從望遠(yuǎn)鏡中看去，色球?qū)酉袷侨紵拇蟛菰?/strong>色球?qū)訒?huì)射出巨大的熱氣流，叫日珥，橫跨500英里，高達(dá)1000英里。日珥數(shù)以百萬計(jì)，像是從太陽表面射出的火焰。太陽變化的磁場(chǎng)使由帶電粒子組成的日珥像風(fēng)中搖擺的麥穗。讓人聯(lián)想到燃燒的大草原的景象。 220 色球?qū)又馐翘柕拇髿馔鈱印?/strong>這一層又叫日冕，是由色球?qū)禹敳康膸щ姎怏w組成的純白色區(qū)域。其內(nèi)部是日珥從太陽表面升起的舌頭狀的燃燒氣體的云，延展到數(shù)千英里。 221 天文學(xué)家用特殊的儀器去研究日冕的內(nèi)部。這一特殊儀器就是食儀。它實(shí)際上就是一個(gè)用不透明的圓盤擋住光球?qū)影l(fā)出的強(qiáng)光的望遠(yuǎn)鏡。這種儀器只能放在空氣干燥，大氣穩(wěn)定的高山上。在這種環(huán)境下，科學(xué)家們看到了日珥的一部分。 222 日冕外部只能在更特殊的環(huán)境下觀測(cè)。這兒的光線更加黯淡，只有當(dāng)日全食中，月亮擋住了太陽光球?qū)雍腿彰醿?nèi)部的光那一小會(huì)兒時(shí)間才能觀測(cè)。這也是為什么天文學(xué)家對(duì)日食感興趣的原因之一，讓天文學(xué)家有機(jī)會(huì)研究太陽大氣。 223 地球是在太陽的大氣中“游泳”。在日全食中，我們發(fā)現(xiàn)太陽大氣有太陽的數(shù)倍直徑那么厚，幾乎包含了整個(gè)太陽系，所以這些行星，包括地球，在公轉(zhuǎn)時(shí)都是在太陽的大氣層中運(yùn)動(dòng)。這一關(guān)系在南北極光現(xiàn)象中得以體現(xiàn)。 224 一部分日冕的溫度達(dá)4，000，000華攝氏度。但你到那兒會(huì)被凍死。這好像自相矛盾。在此之前，我們必須先區(qū)別溫度和熱量。生活中我們常常把這兩個(gè)詞混為一談，認(rèn)為熱量大就一定有更高的溫度，但到了太陽大氣層，這就不適用了。因?yàn)榻M成日冕的氣體太稀薄了，比地球?qū)嶒?yàn)室里制造的真空還稀薄。 225 太陽正在不斷的消耗自己。恒定的粒子流從太陽中不斷噴出，即太陽風(fēng)，遇到耀斑時(shí)，太陽風(fēng)會(huì)加強(qiáng)。這些粒子落到地球上，其它行星上，及相鄰的恒星上。宇航員沒有感受到太陽風(fēng)是因?yàn)槠渲械牧Ｗ犹?xì)小了。 226 某一天，太空船會(huì)在太陽風(fēng)里航行。預(yù)言家已經(jīng)預(yù)見了薄的塑料口袋代替干洗袋的趨勢(shì)。我們可以想象，由鋁制的僅一個(gè)分子厚的太陽船將會(huì)足夠大，足夠輕，能利用太陽風(fēng)來航行。作為興趣閱讀，Arthur C. Clarke的短篇小說《來自太陽的風(fēng)》，這是關(guān)于從地球到月亮的第一次太陽帆船競(jìng)賽的故事。 227 太陽和它的行星是同時(shí)誕生的。他們是46億年前一團(tuán)巨大的氣體和塵埃形成的。在內(nèi)部，重力逐漸結(jié)束了物質(zhì)的紊亂狀態(tài)，在氣團(tuán)中心，溫度逐漸上升，到達(dá)一定高溫時(shí)，就形成了太陽。一些小物質(zhì)團(tuán)也形成了，并圍繞中心轉(zhuǎn)動(dòng)，這就是行星及彗星、各自的衛(wèi)星。 228 太陽經(jīng)過46億年，已經(jīng)有了很多變化。通過研究其它恒星，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)太陽在幾十億年前比現(xiàn)在更冷，并且看起來呈桔黃色。早期的地球從太陽那兒得到的光和熱要比現(xiàn)在少。經(jīng)過幾十億年，太陽變成了現(xiàn)在的模樣——一顆黃色的穩(wěn)定的恒星。 229 太陽之所以穩(wěn)定是因?yàn)樗鼉?nèi)部進(jìn)行的是平衡反應(yīng)。太陽每天是一樣的（除了黑子數(shù)量），既不會(huì)變大也不會(huì)變小。這是由于貫穿整個(gè)太陽內(nèi)部的平衡反應(yīng)。重力是太陽形成的第一個(gè)因素，它使氣體和塵埃坍塌。到一定時(shí)候，坍塌會(huì)停止，因?yàn)闇囟鹊竭_(dá)某一點(diǎn)時(shí)，太陽的核燃燒起來，產(chǎn)生巨大的熱壓力，與重力相平衡?，F(xiàn)在，太陽內(nèi)部每一點(diǎn)的壓力與重力都平衡，因此太陽相當(dāng)穩(wěn)定。如果不是這樣，地球上的生物不會(huì)這么繁榮。 230 太陽中心是相當(dāng)熱的。太陽表面溫度不冷，它內(nèi)部的溫度更高，能接近3，000，000華攝氏度。 231 太陽是空中的大型核電站，輻射出能量。太陽通過核聚變反應(yīng)輻射出大量能量，包括光線。地球上的核電廠是通過核裂變反應(yīng)放出能量（如鈾變?yōu)楦?jiǎn)單的原子，并發(fā)出能量）。太陽是通過合并簡(jiǎn)單的原子而放出能量。科學(xué)家更喜歡進(jìn)行聚變反應(yīng)，因?yàn)榫圩儽攘炎儹h(huán)保，不會(huì)放出放射性廢料。但科學(xué)家們一直還沒創(chuàng)造出能引發(fā)聚變反應(yīng)的高溫。 232 太陽創(chuàng)造能量是通過一個(gè)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。太陽通過熔合宇宙中最豐富最簡(jiǎn)單的氫原子成為氦原子放出能量。在太陽內(nèi)部，每秒鐘有6億噸氫被轉(zhuǎn)化為氦，4百萬噸物質(zhì)被轉(zhuǎn)換為能量，按愛因斯坦質(zhì)能關(guān)系E=m, E是放出的能量，m是損失的質(zhì)量，c是真空中的光速，由于光速很大，損失的質(zhì)量也大，每秒鐘放出的能量是一個(gè)天文數(shù)字。這些能量到達(dá)太陽表面，以光和熱的形式發(fā)射出來，即太陽輻射。 233 雖然太陽產(chǎn)生了巨大的能量，但它仍然遵守一個(gè)宇宙中的質(zhì)量和能量守恒定律。這一定律是說在任何的物理過程中，質(zhì)量與能量之和為常數(shù)，不管是蠟燭的燃燒還是恒星的輻射。太陽產(chǎn)生了巨大的能量，同時(shí)也失去了等價(jià)的質(zhì)量。 234 太陽內(nèi)部漆黑一片。雖然體太陽光十分耀眼，但它內(nèi)部卻不能產(chǎn)生光。因?yàn)樘杻?nèi)部核反應(yīng)產(chǎn)生的能量太高，是由伽馬射線的形式傳向外部，但人眼看不到伽馬射線。所以如果我們能看到太陽內(nèi)部，那將會(huì)是一片黑暗。 235 一旦輻射離開太陽，將傳播的非?？欤?#8230;…一旦可見光到達(dá)光球?qū)?，將?分20秒內(nèi)穿過93，000，000英里到達(dá)地球。因?yàn)槲覀兊挠钪媸挚諘纾瑳]有阻擋。但太陽內(nèi)部，對(duì)輻射是不透明的，太陽中心核反應(yīng)產(chǎn)生的伽馬射線要經(jīng)過成千上萬年才能從太陽內(nèi)部傳到光球?qū)?，并變?yōu)榭梢姽?。雖然最后93，000，000英里只要8分20秒，但最初的幾萬英里卻花了很長(zhǎng)時(shí)間。 236 太陽的保溫系統(tǒng)比家里或辦公室的更好。雖然我們不想住在太陽內(nèi)部，但太陽的保溫系統(tǒng)的確很不錯(cuò)。太陽內(nèi)部的溫度比表面溫度高幾百萬度，而厚度大概50，000英里，這意味著在太陽每25英尺厚的溫差比家里或辦公室的更小。這樣漸變的溫差能使伽馬射線傳出太陽內(nèi)部，但這一過程花費(fèi)很長(zhǎng)很長(zhǎng)的時(shí)間。 237 在地球早期，太陽與現(xiàn)在有所不同。在3.5億年前，地球上生命初開時(shí)，太陽與現(xiàn)在有所不同。從表面上看，太陽是淺黃色，比現(xiàn)在小8％到10％，亮度只有現(xiàn)在的70％到75％。此后太陽慢慢變大、變熱、變亮，持續(xù)了3.5億年，但比不上僅持續(xù)了一到兩個(gè)世紀(jì)的“溫室效應(yīng)”。 238 今后50億年，太陽仍然保持穩(wěn)定。太陽以后可能會(huì)由于氫的燃燒比現(xiàn)在略大、略熱、略亮，此后，地球會(huì)有很大變化。50億年后，太陽的氦核越來越大，最后坍塌，燃燒成為碳元素，表層的氫繼續(xù)轉(zhuǎn)化為氦。氦燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的能量將把光球?qū)油馔疲栕優(yōu)橐活w紅巨星，吞并水星和金星，并到達(dá)地球軌道。太陽紅色的表面依然，但會(huì)越來越冷。地球仍會(huì)被太陽的熱量熔化。 239 太陽變?yōu)榧t巨星以后，還有更多的變化。太陽晚期，光球?qū)右脖煌崎_，變成一圈氣體和塵埃，又叫行星狀星云。隨著核反應(yīng)的停止，太陽變?yōu)橐活w地球大小的白矮星。太陽的直徑將從現(xiàn)在的800，000英里變?yōu)榧t巨星時(shí)的200，000，000英里，再變?yōu)榘装菚r(shí)的8，000英里。隨著核燃料的耗盡，太陽逐漸冷卻，由白依次變?yōu)辄S、紅，最后成為一顆暗星。我們后面還會(huì)詳細(xì)討論恒星的演化。 240 什么導(dǎo)致日食？當(dāng)?shù)厍?，月亮，太陽再一條線上，月亮又在地球、太陽中間時(shí)，就形成了日食。如果我們?cè)诤线m的地方，就會(huì)看到月球的影子滑過地球。 241 日食時(shí)月球總是新月，但并非每次新月都有日食。否則每月都有一次日食。如果月球的軌跡比太陽高一點(diǎn)，月球的影子將會(huì)錯(cuò)過地球，沒有日食發(fā)生。日食主要依賴于地球、月球的軌跡與太陽的位置。 242 日食分日偏食、日全食、日環(huán)食。月球僅僅遮住太陽的一部分，就是日偏食；月球遮住了整個(gè)太陽就是日全食；由于月球軌道是橢圓，離地球有時(shí)近，有時(shí)遠(yuǎn)，當(dāng)月球離地球較遠(yuǎn)時(shí)，只能遮住太陽的中間，太陽光球?qū)尤匀豢梢?，像一個(gè)金色的環(huán)，這就是日環(huán)食。 243 月全食能被住在地球同一邊的人看到，但日全食的見證者卻十分幸運(yùn)。日偏食能被地球上大片區(qū)域的人看到，但日全食只有很窄的一個(gè)帶能看到，叫全食帶。月球的影子劃過地球，從西端開始，以1000英里每小時(shí)的速度滑過地球，最后從東邊消失。這一片區(qū)域就是全食帶。只有在全食帶的人才能看到日全食，其它的人只能看到偏食甚至什么也看不到。 244 日食是令人敬畏的自然景觀。如果你有幸見到了日全食，你將終身難忘。全食從新月狀開始，當(dāng)月球接近太陽時(shí)，地面明顯變暗，并有奇怪的色彩。全食前，光帶和暗帶競(jìng)相追逐，光球?qū)舆€未被遮擋。全食只是一瞬間，由于太陽白色的大氣日冕，使太陽看起來像天上的黑洞。天空中的亮星和部分行星可見。月食來也匆匆，去也匆匆，持續(xù)時(shí)間短，但我們一定會(huì)記得我們?cè)谠铝恋挠白酉隆?/p> 245 日全食持續(xù)時(shí)間不同。日全食持續(xù)時(shí)間取決于你所處的位置和月球所處的位置。月球軌道是橢圓而不是圓的，就是說月球離地球有近有遠(yuǎn)，看起來的也時(shí)大時(shí)小。如果全食時(shí)月亮離地球近，月球看起來比太陽大一點(diǎn)，持續(xù)時(shí)間約1分半，如果全食時(shí)月亮離地球近，月球看起來不比太陽大，因此出現(xiàn)了日環(huán)食。如果你打算去看日全食，盡可能在全食帶中部，因?yàn)槟莾喝杖硶r(shí)間會(huì)持續(xù)更長(zhǎng)。 246 天文學(xué)家想到了一些方法來延長(zhǎng)觀測(cè)。一些天文學(xué)家與自然抗?fàn)帲麄冊(cè)陲w行器上安裝天文儀器，跟著月球的影子飛行，這樣，他們?nèi)藶榈难娱L(zhǎng)了日全食的時(shí)間一個(gè)多小時(shí)。 247 地球是除冥王星以外能看到日全食的唯一行星。我們能看到日全食完全是巧合：比太陽小400倍的月球正好比太陽離我們近約400倍，故太陽與月球在天空中看起來一樣大，這為日全食創(chuàng)造了可能性。在太陽系，除了冥王星外，沒有其它行星能看到日全食，因?yàn)檫@些行星的衛(wèi)星不是太小，就是離行星太遠(yuǎn)，不能完全擋住太陽。因此我們看到日全食這一壯觀的自然景象是自然造就的。 248 對(duì)古代人而言，日食是十分可怕的。如果你能了解太陽對(duì)糧食耕種、日常生活的影響，你就會(huì)關(guān)心天上的太陽為什么突然不見了。中國(guó)古代認(rèn)為日食是因?yàn)橐粭l龍吞掉了太陽，其它的文明也認(rèn)為這是不祥之兆，有許多“解決方法”：打鼓、朝天空射箭、拿物或人祭祀等。 249 日食能被準(zhǔn)確的預(yù)言。我們知道地球和月球的軌道，也知道太陽的運(yùn)動(dòng)，我們預(yù)言日食能準(zhǔn)確到分鐘。日食有周期性，如遵循沙羅周期6585.32天，其間，共有71次各種日食發(fā)生，周而復(fù)始，但地點(diǎn)有所不同，每個(gè)沙羅周期有0.32天余下，這時(shí)地球又自轉(zhuǎn)了117度，這可以用來修正，但不是很準(zhǔn)確。正因?yàn)榈攸c(diǎn)不同，所以盡管日食有周期，但很多人不知道，所以必須全球調(diào)查日食，而不是看一個(gè)地點(diǎn)的日食記錄。 250 據(jù)傳，曾經(jīng)有一次致命的日食報(bào)告錯(cuò)誤。這是說公元前二世紀(jì)的兩個(gè)中國(guó)天文家由于一些原因沒報(bào)告日食。那時(shí)的中國(guó)帝王認(rèn)為自己是天子，十分重視天象，認(rèn)為那是上天給的暗示，因此他請(qǐng)了一批天文家定期觀測(cè)天象。那時(shí)彗星和流星不能被預(yù)言，但日食是可以預(yù)測(cè)的。兩位天文家沒有告訴帝王日食這一重大天象的發(fā)生，帝王盛怒，將兩人斬首示眾。那時(shí)的天文學(xué)家比現(xiàn)在危險(xiǎn)得多。 251 日食期間，太陽不會(huì)發(fā)出任何特殊的射線。日食的觀測(cè)常常被曲解，太陽不會(huì)預(yù)知地球上日食的發(fā)生，不會(huì)發(fā)出其它的射線，因此日食時(shí)待在室外并無害處。但看日偏食時(shí)應(yīng)該凝視還是匆匆一瞥呢？日食時(shí)太陽光雖比平時(shí)弱很多，但如若直視，對(duì)眼睛還是有傷害，可能損傷眼角膜。人們由于好奇心，會(huì)凝視或斜視太陽。當(dāng)然，日偏食還是很刺眼的，如果你看太陽久一點(diǎn)，沒等你反應(yīng)過來你的眼角膜已經(jīng)受損。日食時(shí)眼睛受損不是因?yàn)樘柕漠惓＃侨藗冇捎诤闷娑鴽]注意保護(hù)措施。 252 安全看日食的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)。由于人們的誤解，常常錯(cuò)過欣賞這一重要的天文現(xiàn)象，安全看日食有幾點(diǎn)要注意： 253 日全食的觀測(cè)十分安全。只有在日全食時(shí)，我們才能裸眼看太陽。全食期間，太陽的幾乎所有光線都被擋住了，只有日冕可見，而日冕的光亮僅相當(dāng)于滿月。所以這時(shí)的光我們可以接受。但是光球?qū)拥募?xì)小部分的光就足以傷害我們的眼睛。因此在日全食過程中還是有安全措施的好。 254 日全食中有些有趣的現(xiàn)象。如果你在全食帶附近，注意中午天空中光線的變化。當(dāng)太陽被漸漸遮擋時(shí)，天空不僅會(huì)變暗，還會(huì)出現(xiàn)奇異的色彩。溫度會(huì)下降幾度，會(huì)起風(fēng)，鳥兒以為太陽下山了，準(zhǔn)備棲息。 255 整個(gè)日全食中，月亮戴上了一條項(xiàng)鏈。當(dāng)日全食開始時(shí)，我們看到太陽的光球?qū)拥墓獠粩嘌刂虑蜻吘壚@行，直至包圍月球，這時(shí)，月亮看起來好像戴上了一條項(xiàng)鏈，邊緣的亮光點(diǎn)叫做貝里珠。日全食結(jié)束時(shí)，現(xiàn)象相反，月亮從另一邊消失了。 |
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