關(guān)于太陽的經(jīng)典神話傳說故事(2)
關(guān)于太陽的經(jīng)典神話傳說故事
太陽的旋轉(zhuǎn)
公轉(zhuǎn)
太陽繞銀河系中心公轉(zhuǎn)，繞銀河系中心公轉(zhuǎn)周期約2.5×10⁸年。銀河系中心可能有巨大黑洞，但它周圍布滿了恒星，所以看上去象“銀盤”。這些恒星都繞“銀核”公轉(zhuǎn)。與地球公轉(zhuǎn)不同，這些恒星公轉(zhuǎn)每繞一周離“銀核”會更近。
自轉(zhuǎn)
太陽和其它天體一樣，也在圍繞自己的軸心自西向東自轉(zhuǎn)，但觀測和研究表明，太陽表面不同的緯度處，自轉(zhuǎn)速度不一樣。在赤道處，太陽自轉(zhuǎn)一周需要25.4天，而在緯度40處需要27.2天，到了兩極地區(qū)，自轉(zhuǎn)一周則需要35天左右。這種自轉(zhuǎn)方式被稱為“較差自轉(zhuǎn)”。
太陽的活動
太陽看起來很平靜，實際上無時無刻不在發(fā)生劇烈的活動。太陽由里向外分別為太陽核反應(yīng)區(qū)、太陽對流層、太陽大氣層。其中22億分之一的能量輻射到地球，成為地球上光和熱的主要來源。太陽表面和大氣層中的活動現(xiàn)象，諸如太陽黑子、耀斑和日冕物質(zhì)噴發(fā)(日珥)等，會使太陽風大大增強，造成許多地球物理現(xiàn)象──例如極光增多、大氣電離層和地磁的變化。
太陽活動和太陽風的增強還會嚴重干擾地球上無線電通訊及航天設(shè)備的正常工作，使衛(wèi)星上的精密電子儀器遭受損害，地面通訊網(wǎng)絡(luò)、電力控制網(wǎng)絡(luò)發(fā)生混亂，甚至可能對航天飛機和空間站中宇航員的生命構(gòu)成威脅。因此，監(jiān)測太陽活動和太陽風的強度，適時作出“空間氣象”預(yù)報，越來越顯得重要。
黑子
4000年前古時候祖先肉眼都看到了像3條腿的烏鴉的黑子，通過一般的光學(xué)望遠鏡觀測太陽，觀測到的是光球?qū)拥幕顒?。在光球上常?？梢钥吹胶芏嗪谏唿c，它們叫做“太陽黑子”。太陽黑子在日面上的大小、多少、位置和形態(tài)等，每天都不同。太陽黑子是光球?qū)游镔|(zhì)劇烈運動而形成的局部強磁場區(qū)域，也是光球?qū)踊顒拥闹匾獦酥?。長期觀測太陽黑子就會發(fā)現(xiàn)，有的年份黑子多，有的年份黑子少，有時甚至幾天，幾十天日面上都沒有黑子。天文學(xué)家們早就注意到，太陽黑子從最多或最少的年份到下一次最多或最少的年份，大約相隔11年。也就是說，太陽黑子有平均11年的活動周期，這也是整個太陽的活動周期。天文學(xué)家把太陽黑子最多的年份稱之為“太陽活動峰年”，把太陽黑子最少的年份稱之為“太陽活動谷年”。
經(jīng)過數(shù)世紀的研究，人類對太陽黑子的研究已經(jīng)有了一定的成果。
分為以下幾點：
1.太陽黑子是太陽表面溫度相對較低而顯得黑的區(qū)域。
2.黑子會對地球的磁場和電離層產(chǎn)生干擾，指南針不能正確指示方向，動物迷路，無線電通訊受到嚴重影響或中斷，直接危害飛機、輪船、人造衛(wèi)星等通訊系統(tǒng)安全。
太陽黑子活動的高峰期，太陽會發(fā)射大量的高能粒子流與X射線，引起地球磁暴現(xiàn)象，導(dǎo)致氣候異常，地球上微生物因此大量繁殖，這就為流行疾病提供了溫床。
同時，太陽黑子的活動，還會引起生物體物質(zhì)出現(xiàn)電離現(xiàn)象，引起感冒病毒中遺傳因子變異，或者發(fā)生突變性的遺傳，產(chǎn)生強感染力的亞型流感病毒，形成流行性感冒，或者導(dǎo)致人體的生理發(fā)生其他復(fù)雜的生化反應(yīng)，影響健康。
因此，太陽黑子量達到高峰期時，人類要及早預(yù)防流行性疾病。
有趣的是，一位瑞士天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，太陽黑子多的時候，氣候干燥，農(nóng)業(yè)豐收，黑子少的時候，暴雨成災(zāi)。地震工作者發(fā)現(xiàn)，太陽黑子數(shù)目增多的時候，地球上的地震也多。植物學(xué)家發(fā)現(xiàn)，植物的生長也隨著太陽黑子的出現(xiàn)而呈現(xiàn)11年周期的變化，黑子多長得快，黑子少長得慢。
耀斑
太陽耀斑是一種劇烈的太陽活動，是太陽能量高度集中釋放的過程。一般認為發(fā)生在色球?qū)又校砸步?ldquo;色球爆發(fā)”。其主要觀測特征是，日面上(常在黑子群上空)突然出現(xiàn)迅速發(fā)展的亮斑閃耀，其壽命僅在幾分鐘到幾十分鐘之間，亮度上升迅速，下降較慢。特別是在太陽活動峰年，耀斑出現(xiàn)頻繁且強度變強。
別看它只是一個亮點，一旦出現(xiàn)，簡直是一次驚天動地的大爆發(fā)。這一增亮釋放的能量相當于10萬至100萬次強火山爆發(fā)的總能量，或相當于上百億枚百噸級氫彈的爆炸;而一次較大的耀斑爆發(fā)，在一二十分鐘內(nèi)可釋放10的25次冪焦耳的巨大能量。
除了日面局部突然增亮的現(xiàn)象外，耀斑更主要表現(xiàn)在從射電波段直到X射線的輻射通量的突然增強;耀斑所發(fā)射的輻射種類繁多，除可見光外，有紫外線、X射線和伽瑪射線，有紅外線和射電輻射，還有沖擊波和高能粒子流，甚至有能量特高的宇宙射線。
耀斑對地球空間環(huán)境造成很大影響。太陽色球?qū)又幸宦暠?，地球大氣層即刻出現(xiàn)繚繞余音。耀斑爆發(fā)時，發(fā)出大量的高能粒子到達地球軌道附近時，將會嚴重危及宇宙飛行器內(nèi)的宇航員和儀器的安全。當耀斑輻射來到地球附近時，與大氣分子發(fā)生劇烈碰撞，破壞電離層，使它失去反射無線電電波的功能。無線電通信尤其是短波通信，以及電視臺、電臺廣播，會受到干擾甚至中斷。耀斑發(fā)射的高能帶電粒子流與地球高層大氣作用，產(chǎn)生極光，并干擾地球磁場而引起磁暴。
此外，耀斑對氣象和水文等方面也有著不同程度的直接或間接影響正因為如此，人們對耀斑爆發(fā)的探測和預(yù)報的關(guān)切程度與日俱增，正在努力揭開耀斑的奧秘。
光斑
太陽光球?qū)由媳戎車髁恋陌郀罱M織。用天文望遠鏡對它觀測時，常?？梢园l(fā)現(xiàn)：在光球?qū)拥谋砻嬗械拿髁劣械纳畎?。這種明暗斑點是由于這里的溫度高低不同而形成的，比較深暗的斑點叫做“太陽黑子”，比較明亮的斑點叫做“光斑”。光斑常在太陽表面的邊緣“表演”，卻很少在太陽表面的中心區(qū)露面。因為太陽表面中心區(qū)的輻射屬于光球?qū)拥妮^深氣層，而邊緣的光主要來源光球?qū)虞^高部位，所以，光斑比太陽表面高些，可以算得上是光球?qū)由系?ldquo;高原”。
光斑也是太陽上一種強烈風暴，天文學(xué)家把它戲稱為“高原風暴”。不過，與烏云翻滾，大雨滂沱，狂風卷地百草折的地面風暴相比，“高原風暴”的性格要溫和得多。光斑的亮度只比寧靜光球?qū)勇詮娨恍?，一般只?0%;溫度比寧靜光球?qū)痈?00℃。許多光斑與太陽黑子還結(jié)下不解之緣，常常環(huán)繞在太陽黑子周圍“表演”。少部分光斑與太陽黑子無關(guān)，活躍在70°高緯區(qū)域，面積比較小，光斑平均壽命約為15天，較大的光斑壽命可達三個月。光斑不僅出現(xiàn)在光球?qū)由?，色球?qū)由弦灿兴顒拥膱鏊?。當它在色球?qū)由?ldquo;表演”時，活動的位置與在光球?qū)由下睹鏁r大致吻合。不過，出現(xiàn)在色球?qū)由系牟唤?ldquo;光斑”，而叫“譜斑”。實際上，光斑與譜斑是同一個整體，只是因為它們的“住所”高度不同而已，這就好比是一幢樓房，光斑住在樓下，譜斑住在樓上。
米粒組織
米粒組織是太陽光球?qū)由系囊环N日面結(jié)構(gòu)。呈多角形小顆粒形狀，得用天文望遠鏡才能觀測到。米粒組織的溫度比米粒間區(qū)域的溫度約高300℃，因此，顯得比較明亮易見。雖說它們是小顆粒，實際的直徑也有1000公里～2000公里。
明亮的米粒組織很可能是從對流層上升到光球的熱氣團，不隨時間變化且均勻分布，且呈現(xiàn)激烈的起伏運動。米粒組織上升到一定的高度時很快就會變冷，并馬上沿著上升熱氣流之間的空隙處下降;壽命也非常短暫來去匆匆，從產(chǎn)生到消失，幾乎比地球大氣層中的云消煙散還要快平均壽命只有幾分鐘，此外，發(fā)現(xiàn)的超米粒組織，其尺度達3萬公里左右，壽命約為20小時。
太陽風
太陽風是一種連續(xù)存在，來自太陽并以200-800km/s的速度運動的等離子體流這種物質(zhì)雖然與地球上的空氣不同，不是由氣體的分子組成，而是由更簡單的比原子還小一個層次的基本粒子——質(zhì)子和電子等組成，但它們流動時所產(chǎn)生的效應(yīng)與空氣流動十分相似，所以稱它為太陽風。
當然，太陽風的密度與地球上的風的密度相比，是非常非常稀薄而微不足道的，一般情況下，在地球附近的行星際空間中，每立方厘米有幾個到幾十個粒子。而地球上風的密度則為每立方厘米有2687億億個分子。太陽風雖然十分稀薄，但它刮起來的猛烈勁卻遠遠勝過地球上的風。在地球上，12級臺風的風速是每秒32.5米以上而太陽風的風速，在地球附近卻經(jīng)常保持在每秒350～450千米，是地球風速的上萬倍，最猛烈時可達每秒800千米以上。
太陽風從太陽大氣最外層的日冕，向空間持續(xù)拋射出來的物質(zhì)粒子流。這種粒子流是從冕洞中噴射出來的，其主要成分是氫粒子和氦粒子。太陽風有兩種：一種持續(xù)不斷地輻射出來，速度較小，粒子含量也較少，被稱為“持續(xù)太陽風”;另一種是在太陽活動時輻射出來，速度較大，粒子含量也較多，這種太陽風被稱為“擾動太陽風”。擾動太陽風對地球的影響很大，當它抵達地球時，往往引起很大的磁暴與強烈的極光，同時也產(chǎn)生電離層騷擾。
冕洞
冕洞的分布區(qū)域可達太陽表面多數(shù)地區(qū)，尤其是在太陽的兩極地區(qū)，科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)冕洞內(nèi)部存在磁場線的閉合和開放，如果磁場線突然打開或者閉合，那么太陽表面就會出現(xiàn)較大范圍的冕洞覆蓋現(xiàn)象，其分布區(qū)域遠大于兩極地區(qū)，冕洞形成時可攜帶大量的炙熱等離子體，磁場線開放的區(qū)域可以看到冕洞的一些細節(jié)上變化，比如冕洞周圍出現(xiàn)類似浪花狀的結(jié)構(gòu)等。
事實上，冕洞分布在日冕物質(zhì)中密度較低的空間，而且溫度極高，可達到數(shù)百萬度。
太陽動力學(xué)天文臺目前正在監(jiān)視太陽表面的異常變化，太陽正處于為期11年的活動周期高峰時段，未來我們還將看到強烈的太陽耀斑以及日冕物質(zhì)拋射等現(xiàn)象。
這些太陽活動的背后都有磁場因素的介入，對太陽活動的判斷似乎較為困難?？茖W(xué)家還發(fā)現(xiàn)如果冕洞發(fā)生的區(qū)域分布在太陽表面的高緯度地區(qū)，那么可形成速度較快的太陽風。
太陽的未來
太陽上絕大多數(shù)的氫正逐漸燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)楹?，可以說太陽正處于最穩(wěn)定的主序星階段。對太陽這樣質(zhì)量的恒星而言，主序星階段約可持續(xù)110億年。恒星由于放出光而慢慢地在收縮，而在收縮過程中，中心部分的密度就會增加，壓力也會升高，使得氫會燃燒得更厲害，這樣一來溫度就會升高，太陽的亮度也會逐漸增強。太陽自從45億年前進入主序星階段到如今，太陽光的亮度增強了30%，預(yù)計今后還會繼續(xù)增強，使地球溫度不斷升高。
65億年后，當太陽的主序星階段結(jié)束時，預(yù)計太陽光的亮度將是如今的2.2倍，而地球的平均溫度要比如今高60℃左右。屆時就算地球上仍有海水，恐怕也快被蒸發(fā)光了。若僅從平均溫度來看，火星反而會是最適宜人類居住的星球。在主序星階段，因恒星自身引力而造成收縮的這股向內(nèi)的力和因燃燒而引起的向外的力會互相牽制而達到平衡。但在65億年后，太陽中心部分的氫會燃盡，最后只剩下其周圍的球殼狀部分有氫燃燒。在球殼內(nèi)不再燃燒的區(qū)域，由于抵消引力的向外的力減弱而開始急速收縮，此時太陽會越來越亮，球殼外側(cè)部分因受到影響而導(dǎo)致溫度升高并開始膨脹，這便是另一個階段--紅巨星階段的開始。紅巨星階段會持續(xù)數(shù)億年，其間太陽的亮度會達到如今的2000倍，木星和土星周圍的溫度也會升高，木星的冰衛(wèi)星以及作為土星特征的環(huán)都會被蒸發(fā)得無影無蹤，最后，太陽的外層部分甚至會膨脹到如今的地球軌道附近。
另一方面，從外層部分會不斷放出氣體，最終太陽的質(zhì)量會減至主序星階段的60%。因太陽引力減弱之故，行星開始遠離太陽。當太陽質(zhì)量減至原來的60%時，行星和太陽的距離要比現(xiàn)在擴大70%。這樣一來，雖然水星和金星被吞沒的可能性極大，但地球在太陽外層部分到達之前應(yīng)該會拉大距離而存活下來，火星和木星型行星(木星，土星，天王星，海王星)也會存活下來。
像太陽這般質(zhì)量的星球，在其密度已變得非常高的中心部分只會收縮到一定程度，也就是溫度只會升高到某種程度，中心部分的火會漸漸消失。太陽逐漸失去光芒，膨脹的外層部分將收縮，冷卻成致密的白矮星。通過紅巨星時代考驗而存留下來的行星將會繼續(xù)圍繞太陽運行，所有一切都將被凍結(jié)，最后太陽系迎接的將會是寂靜狀態(tài)的結(jié)束。
若太陽這種恒星變?yōu)榘装?，每秒自轉(zhuǎn)一周。密度至少為1.41*10¹¹kg/m³。
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