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第8章 神秘太阳系(2)

据史料记载,公元1156年,意大利的米兰上空,太阳周围出现三个彩环,一连数小时闪闪发光,光环消失时,出现了三个太阳,编年史作者认为,这暗示着米兰在遭七年围攻后,末日快来临了。

历史上还记述了这样一件有趣的事实:1551年德国的马格德堡被西班牙国王卡尔拉五世的军队围攻,城中将士坚持不懈地守卫,让西班牙的围攻持续了一年多。最后,西班牙国王恼恨之下准备强攻城池。在这紧急关头,天空中出现了3个太阳,这一奇景使侵略者极端惊恐,认为苍天有意扞卫马格德堡城,于是国王慌忙下令撤军。

太阳出现的这些形状是怎么回事?太阳系中有几个不同形状的太阳吗?当然不是,太阳独一无二的地位是不容置疑的。

随着科学的进步,自然现象的谜也随之解开了。原来,这是大气变的戏法,是光学原理玩的游戏。这种现象在科学上称之为晕。

在离地面6~8千米的空气中,无论冬夏都是寒冷的,这里有大量的冰晶体,它们有着不同的形状,最常见的是六角形小柱或薄片,冰晶随着大气上下翻腾。当阳光照到这些小冰晶上,就会像照在玻璃三棱镜一般被折射,或者像射在镜面上被反射出去。由于阳光被折射后偏折出不同角度的光,就会在太阳周围绕成美丽的光环——晕。

其实,人人都见过简单的晕。在严寒的冬天,空气里充满冰晶或雪花的情况下,如果你观看街道上的路灯,很可能见到路灯周围的光晕。而彼得堡的学者洛维茨所看见的晕或许算得上最复杂的了。

请看他在1970年夏季的一次详细描述:“在太阳的周围有两个虹彩的光圈。一个大,一个小。在它们的上面和下面各有一个光亮的半弧,犹如宽大的牛角与光圈上下相连。一条与地平线平行的白色光带穿过太阳和虹彩光圈,环绕蓝天。在白色长带与小光圈交叉的地方有两个幻日光彩夺目。幻日在它朝向太阳的一侧呈红色,而背离太阳的一侧伸展着很长的发光的尾部。在白色长带上对着太阳的地方能看见三个同样的光斑。在太阳上的小圆环上闪烁着第六个耀眼的斑点。所有这一切在天空上持续了5个小时。”

看来,多个太阳的出现是由于六角形冰晶的缘故,只有一个是真正的太阳,其余的是太阳的孪生幻影,冒牌的“假太阳”。

神秘的“十字架”图案

有一种情况也曾让人惊骇不已。白日将尽,奇迹突现了,一个闪闪发光的十字架清晰而神秘。注视着这样的天象,现在应该不难理解。这是因为我们往往只看到太阳垂直光环的一部分,穿过太阳的水平光环也只能看到一部分,两环相交部分在太阳两侧,不就仿佛形成十字架了吗?在太阳下山以后,冰晶薄片也参加了这场游戏,它们反射已经在地平线以下的太阳光,于是一条灿烂的光柱便从地平线直指天空,光在与垂直环的上部相交,在昏暗的天空就产生巨大的十字架形象。如果这时落霞万丈,那不就像一柄火光闪闪的利剑吗?

魔幻万变的自然现象,在科学面前,显现出真实的面目。受过良好训练的专业人员,每年可看见数十次晕,但复杂多彩的晕,还是十分罕见的。所以,平常人们看见这种太阳奇景,自然感觉迷惑不解又十分稀奇了。我们已经领略了太阳光在大气中玩的游戏,太阳由此显得变幻莫测。

海市蜃楼明丽庄重的太阳其实还有活泼好玩的一面,前提条件是,只要存在适合太阳玩儿的大气条件。

让我们再欣赏几幅太阳的“另类”姿态。悬挂在地平线上的太阳,突然开始改换形态——它那圆圆的形体变成了扁圆、三角形,还有蘑菇状、鸡蛋状。

太阳的妆容也在变化着——最为明显的是红色和橙红色,民间说法是“日落胭脂红”。不仅如此,太阳还可以在原地跳跃、抖动,忽而升起,忽而落下,就像的士高舞者。

说穿了,所有这一切都是海市蜃楼,是大气层这位“魔术师”拿捏的结果。

海市蜃楼是一种镜子般的反射。我们知道镜子里是虚幻的影像,就像湖边柳树在水中的倒影。

这里的镜子不是玻璃,不是湖水,而是地面上的大气。

光线在空气中通常是直线传播,这种空气一般密度均匀、平稳。然而空气密度在不均匀的情况下,光的前进方向会发生弯曲,这种现象叫折射。

在你面前放一杯水,拿着筷子倾斜插入水中,我们眼睛会看见,筷子在水下那部分与露在水上的部分好像折断了。这就是光线在两种不同密度的媒质——空气和水中,引起折射的例子。

空气的密度随高度增大而递减,越是高空,密度越小,所以光的折射是普遍的现象,不过这种折射几乎看不出,也习以为常。

必须具备一些特殊条件,才能使这种扭曲引人注目。

在空气密度垂直变化反常时,光在大气中折射或全反射,就像镜子一样,将远处的看不见的物体投射在空气中,让人们看到幻觉般的虚像,这就是海市蜃楼。

在地球表面上,当太阳接近地平线,万道光芒从水平的方向射向我们时,它们必须通过十分深厚的具有不同密度的且各层之间时常变化的低层大气,太阳开始扭曲起来:压扁的、拉长的、弯曲的……甚至面目全非,观看的人面对这些奇特形状,可以发挥他们天才的想象力了。

当光线射向我们时通过受热的空气,它们不停地对流、流动,光线也多次改变方向,太阳似乎在摇摆、颤动。

如果你运气好,还可以观赏到“绿太阳”。七彩光轮相互重叠产生白光在太阳的上下边缘,光轮的颜色不混合,在太阳的上缘呈蓝色和蓝绿色。这两种光穿过大气层时“命运”不同。蓝光受到强烈散射,几乎看不见而绿光就可以自由地透过大气。正因为如此,你就可以看到绿色的太阳!

看见绿太阳,需要天时、地利、人和。

有关专家这样告诉我们:

天时指:日落时,太阳黄白色光没多大变化,并且在落山时鲜艳明亮,就是说大气对光吸收不大,而且是按比例进行的。

地利指:观测点适当,站在小丘上,远处地平线必须是清晰的,近处没有山林、建筑物遮挡,如大草原上。

人和指:观测者切记,在太阳未下到地平线时,不能正视太阳。当太阳快要沉没时,只留下一条光带,那你应目不转睛地注视太阳,享受美妙的一瞬间——绿色闪光。它的神奇出现不会超过3秒钟,给你留下的印象却永生难忘。

太阳如此多娇,神州大地,日出、日落美景多不胜“红日初升”“残阳如血”,这是我们形容日出、日落的景观,这两种时候的太阳为什么特别红?这也得归功于大气。太阳白茫茫的光线实际是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种不同颜色的光波组成的。红色光波最长,紫色光波最短。空气的水分、微尘和空气分子能像三棱镜把七色光分散开来,这叫作散射作用。

散射的规律是波长越短,散射越厉害。地平线上的太阳光穿透厚厚的空气时,紫光和蓝光被空气大大地减弱了,剩得最多的就是红色光了。因此,日出、日落的太阳总是红红的。

绿色的太阳

举。在心旷神怡之余,我们不由更加关注这位天天见面的“母亲”了。

以前人类观察太阳,犹如井中观天。在相当长的历史时期,古人把太阳作i为神来崇拜。希腊的太阳神名字叫阿波罗,阿波罗每天把太阳载在金光灿灿的马车上从东边的大海登上天空,晚上隐没在西方的大海里。墨西哥的阿斯德加1人甚至把人作为活祭品供奉给太阳,以为这样太阳才能长久生存。后来,开始从事农耕的人类,为了知道季节而开始了对太阳的观测。在中国,传说在尧帝时,已经有了专司天文的官员“羲仲”负责观象授时,由于有一次预报日食出1了差错,而被尧帝处以死刑。尧帝还派“羲仲”到山东半岛去祭祀日出,目的是为祈祷农耕顺利。当时已经用太阳纪年了,一年为366天。到公元前600年一左右的春秋时代,人们能够用土圭观测日影长短的变化,以确定冬至和夏至的曰期。我国的甲骨文上还有世界最早的日食记录,即发生在公元前1200年左右。大约从公元3世纪魏晋时期开始,就能比较准确地预报日食了,并且逐渐形成了一套独特的方法和理论,这也是我国天文学史上的一项重要成就。

太阳对于地球上的人们,乃至地球上的一切,无疑是非常重要的。把太阳作为远离地球的天体之一来研究的天文学已经有了日新月异的发展,从而使我一们拥有的太阳知识也日益丰富、准确起来。空间技术的发展却是突飞猛进的,‘一艘艘无人太空船或载人宇宙飞船带着人们无限希望相继升空。探索宇宙之路是永无止境的,我们相信终有一天会揭开太阳的奥秘。

太阳上到底有多少种元素

1868年8月18曰,印度发生了一次日全食。法国经度局研究员、米顿天体物理天文台台长詹森为了抓住这千载难逢的观测机会,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,第二天的观测也证实了这一点。

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日这一天,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地发现,使人们确认了这是一个新元素。这就是在地球上发现的第一个太阳元素——氦。后来,人们在地球上也发现了氦元素。

在1869年和1870年,科学家们又进行了两次日全食观测,人们又发现了一条绿色的谱线,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。瑞士光谱学家艾德伦经过七十多年的研究,发现“氪”不过是一种残缺的铁原子一铁离子。它是失去9至14个电子的铁,是一种极其特殊的环境下的铁。

经过长期的观测,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,还有六十多种含量极其稀少的元素。到20世纪80年代,科学家们认定的太阳上有73种元素。此外还可能有从氢到氦19种元素存在,其中包括9种放射性元素。

太阳上到底有多少种元素,相信随着探测技术的进步,这个谜很快就能解开。

太阳活动之谜

太阳表面的活动现象非常复杂,也相当丰富多彩。太阳大气就像汪洋大海,荡漾起伏的涟漪微波接连不断,汹涌澎湃的惊涛骇浪也频繁出现。

1.太阳鲜

在各种日面活动现象中,太阳黑子是最基本的,也是最容易发现的。明亮的太阳光球表面,经常出现一些小黑点,这就是太阳黑子。我国的古书中有很多关于太阳黑子的记载。汉初《淮南子精神训》中记有“日中有蹲乌”,意思是太阳上面有一只三只脚的乌,这三足乌指的就是黑子。《汉书.五行志》中对黑子的记载更明确了:“日出黄,有黑气,大如钱,居日中。”这是得到公:

认的世界上最早的黑子记录。在西方,着名的德国天文学家开普勒(1571~1630)在1607年时看见了黑子,但他不敢相信太阳上还会有暗黑的斑点而误认为是水星凌日了。1611年,意大利物理学家、天文学家伽利略(1564~.1642)使用望远镜才确认了太阳黑子的存在。

黑子的大小相差很悬殊,大的直径可达20万公里,比地球的直径还要大得多,小的直径只有1000公里。较大的黑子经常是成对出现,并且周围还常常伴有一群小黑子。黑子的寿命也很不相同,最短的小黑子寿命只有两三个小时,最长的大黑子寿命大约有几十天。黑子的数目有时多,有时少。黑子大量出现的期间,叫太阳活动峰年。黑子很少的期间,为太阳活动谷年。两个峰年A之间的周期平均为11年。三太阳黑子看上去是黑的,实际上并不真是黑的,它们也是炽热明亮的气体,温度大约4800摄氏度左右,但比光球温度6000摄氏度要低多了,所以显得暗黑了。

太阳黑子究竟是怎么回事?它们为什么比光球冷?11年的周期又是如何产生的?有关太阳黑子的奥秘还远未揭开。

2.日珥

天文学家形容太阳色球层像是“燃烧着的草原”,或说它是“火的海洋”,那上面许许多多细小的火舌在不停地跳动着,不时还有一束束火柱蹿起来很高,这些蹿得很高的火柱就叫作“日珥”。日珥绰约多姿,变化万千,有的像浮云,有的像喷泉,有的像篱笆,还有的似圆环、彩虹、拱桥等等,是一种十分美丽壮观的太阳活动现象。遗憾的是,日珥比光球暗得多,只有在日全食时或者使用色球望远镜才能看到。

日珥的大小也不一样,一般高约几万公里,大大超过了色球层的厚度,因此,日珥主要存在于日冕层当中。通过对日珥光谱的分析和研究,已经知道它1们的温度接近1万摄氏度。日珥分为宁静的,活动的以及爆发的三大类。宁静日珥可以形状丝毫不变地在日冕中存在数月之久,这简直令人不可思议。日冕的温度高达一二百万摄氏度,是什么原因使得日珥能在如此高温状态下长期存在呢爆发的日琪则以每秒700多公里的速度喷发到日冕中去,如此高速,动力又是从哪儿来的呢?日珥这些令人惊异的性质,给天文学家提出了一系列有趣而又艰深的研究课题。

3.耀斑

耀斑是太阳上最强烈,也是对地球影响最大的活动现象。859年9月1日,有两位英国天文学家在观测太阳时,看到一大片新月形的明亮闪光以每秒100多公里的速度掠过黑子群,然后很快消失了。不久以后,电讯中断,地磁台记录到强烈的磁暴。这就是人类第一次观测到的太阳耀斑现象。

耀斑的最大特点是来势猛、能量大。在短短一二十分钟内释放出的能量相当于地球上十万至百万次强火山爆发的能量总和。耀斑产生在日冕的低层。耀斑和黑子有着密切的关系,在大的黑子群上面。很容易出现耀斑。

耀斑对地球有巨大影响,它对地球上的电讯有强烈的干扰,也对正在太空邀游的宇航员构成致命的威胁。因此,耀斑受到了天文学家特殊的重视,成为当代太阳研究的主要课题之一。

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