登陆注册
3004100000008

第8章 太阳之谜(2)

在主要由恒星组成的天空背景上,行星有明显的相对移动。水星是离太阳最近的行星,以下依次是金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。

卫星是围绕着行星运行的天体,地球的卫星是月亮。卫星可以反射太阳光,不过除了月球,其它卫星的反射光都非常微弱。在大小和质量方面卫星相差悬殊,运动特性也很不一致。太阳系中,除了水星和金星,其它的行星都有各自数目不等的卫星。

小行星

太阳系内类似行星环绕太阳运动,但体积和质量都比行星小得多的天体叫做小行星。大部分小行星的运行轨道都在火星和木星之间。

在太阳系内至今为止一共已经发现了约70万颗小行星,但这可能仅是小行星总体的一小部分而已。在这些小行星中,只有少数小行星有着大于100千米的直径,微型小行星则只有鹅卵石一般大小。

约有 16个小行星的直径超过 240千米,它们位于地球轨道内侧到土星的轨道外侧之间,而绝大多数的小行星都集中在火星与木星轨道之间的小行星带。其中一些小行星的运行轨道与地球轨道相交,还曾有某些小行星与地球发生过碰撞。

彗星

作为太阳系中形状最奇特、多变的一员,彗星接近太阳时,彗头直径有的可以达到10万千米以上,彗尾更是长达上千万千米甚至更长。然而,它的平均密度竟比人造真空还低。有人估计,太阳系中有不下10亿颗的彗星,不过每年能用望远镜看到的只有几颗或十几颗。

流星

流星平常我们是看不见的,只有当它们落入地球大气层与大气摩擦并燃烧时,我们才会看到它在在天空中留下的一道耀眼亮光,这就是我们肉眼能看到的流星。通常来说,每年有不下20万吨的没有燃尽的流星体落到地面上,绝大多数只有针尖般大小,而所谓的陨星,就是有些质量较大的流星体没烧完就落下来了。

行星际物质

行星际物质大多集中在黄道面附近,极为稀薄,从而形成黄道光,这是一种锥体状的微弱光芒,在每天日出前或日落后出现在黄道两边,还有对日照,即在低纬度和高山地区,有时在背太阳的天空,可以看到的一个椭圆的亮斑。

延伸阅读——冥王星失去行星地位

冥王星位居太阳系九大行星末席长达70多年之久,其地位自发现之日起就备受争议。经过天文学界多年的争论,冥王星终于被驱逐出了行星家族,“惨遭降级”。从此之后,这个在太阳系边缘游走的天体将只能被称为“矮行星”了,就像其他一些差不多大的“兄弟姐妹”一样。

2006年8月24日,“行星”的新定义在国际天文学联合会大会获得通过,是指围绕太阳运转、自身引力足以克服其体力而使天体呈圆球状、且能够清除其轨道附近其他物体的天体。依据新的定义,冥王星被“驱逐”,太阳系行星有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。而根据新定义,同样呈圆球形、具有足够质量,但不能将其轨道附近其他物体的天体清除的被称为“矮行星”。冥王星据此就被定义为一颗矮行星。其他不符合上述条件的物体,虽然也围绕太阳运转,但被统称为“太阳系小天体”。

太阳到底有多热

对于我们的前辈们来说,太阳的重要性更主要的是来自于它作为一个光源的身份而非热源。在神话传说中,太阳总是神驾着的骏马(浑身发光),拉着的光彩夺目的战车,于天际之间翱翔,但却从未发现有关太阳热量的描写。更有甚者,曾有人幻想登上太阳的表面,就像做一次如登月一样的飞行,从而去探索太阳的奥秘。即使在人们已能理解太阳光的本质之时,仍未对太阳的热性质产生足够的重视。

我们早就知道,夏天比冬天暖和,白天比黑夜暖和,太阳直晒地比阴凉地暖和。而在此前提下,我们也只知道太阳是具有热量的,但可能根本没想知道太阳究竟多热。我们也仅仅能在1.5亿千米之外,通过感受太阳光来判断它是一个巨大的火球。幸运的是,我们无需通过制作一支特殊的温度计来测出太阳的温度,因为我们已经发现太阳本身的温度决定了它所发出的光线多少和强弱。

对太阳温度的探索

俄国天文学家采拉斯基教授很久以前曾做过这样一个实验:通过一个直径1米的凹面镜产生一个太阳像(1分钱硬币大小),该像位于凹面镜的焦点上。而当金属片被这个亮斑照射时,很快就弯曲、熔化了。经过采拉斯基教授测算,这个光斑的温度大约有3500℃。他断定,太阳上的温度一定要高于3500℃。

1879年,奥地利物理学家史蒂芬·斯塔梵指出,当某物体发生温度变化时,它所产生射线总量按绝对温度(一种温度的表征形式,绝对零度等于-273℃)变化的4次方变化。也就是说,如果物体的绝对温度变成原来的2倍,那该物体产生的射线总量就会升高为原来的16倍,以此类推,而当它的绝对温度升到3倍时,产生的射线总量会提高81倍……

1893年,德国物理学家威赫姆·韦恩又指出,任何发热物体所产生的射线光谱范围都是一定的,光谱范围在物体温度升高时,依次由红到紫而改变颜色,一般情况下:600℃时是深红色;1000℃时是鲜红色;1500℃时是玫瑰色;3000℃时是橙黄色;5000℃时为草黄色;6000℃时为黄白色;12000~l5000℃时为白色;25000℃以上时是蓝白色。而太阳的光谱线位置正处于黄区,由此得知,太阳表面温度约为6000℃。

不过,只能表明太阳表面的温度是6000℃。根据对地球的认识,科学界认为,任何一个星球内部的温度都比其表面的温度要高,这一法则同样适用太阳。既然太阳表面温度就与地心温度类似,同时由于太阳的质量巨大,其内部产生的压力是远远大于地球内部的,因此科学界认为,太阳内部的温度比木星内部50000℃还要高。

太阳内部到底有多热

20世纪20年代,英国天文学家阿瑟·斯坦莱·爱迪生找到了太阳温度的答案。首先他将太阳设想为一个巨大的高温气球,太阳上各种物质在重力的作用下将产生向其内部运动的趋势。如果内部气体含量过小,那么因重力作用,这个气球就会急剧收缩。而事实上,太阳直到今天也没有收缩。因此,爱迪生认为,太阳本身存在某种强大力量使其保持坚固结构并能有效阻止其收缩。他认为,这些现象都归因于热现象的作用。

爱迪生通过在地球上的实验得出结论:气体体积在温度升高时会逐渐膨胀。因此,他认为太阳每时每刻的状态都保持一种平衡,其内部蕴含的热量使其产生扩张的趋势,而同时它在重力的作用下,又产生了收缩的趋势。由于这种平衡的作用,太阳将永远稳定地存在下去。

根据对太阳重力的计算,爱迪生大致求出了在保持平衡状态下太阳本身所必须具备的热量。使他大为吃惊的是,太阳内部的温度竟会达到百万数量级。而如今较权威的数据显示,太阳的温度能达到1500万℃。

小知识——太阳常用数据

太阳质量=1.9891×1033克

太阳半径R=6.96265×105千米

太阳表面积=6.087×1012平方千米

太阳体积=1.412×1018立方千米

太阳平均密度=1.409克·厘米-3

太阳常数f=1.97 卡·厘米-2·分-1

太阳表面有效温度=5770 K

日地距离:

日地平均距离(天文单位)=1.49597870×1011 米(1亿5千万千米)

日地最远距离=1.5210×1011 米

日地最近距离=1.4710×1011 米

太阳自转会合周期:

赤道=26.9天

极区=31.1天

光谱型:G2V

目视星等=-26.74 等

绝对目视星等=4.83 等

热星等=--26.82 等

绝对热星等=4.75 等

太阳表面重力加速度=2.74×104 厘米/秒2

太阳表面脱离速度=618千米/秒

太阳中心温度=1.5×107K

太阳中心密度=160·厘米-3

地球附近太阳风的速度=450千米/秒

太阳运动速度(方向α=18h07m,δ=+30°)=19.7千米/秒

太阳年龄≈5.45×109年

太阳活动周期=11.04 年

太阳的内部结构什么样

光辉灿烂的太阳,不仅时刻都在发光,还永不停歇地向外发射着巨大的能量。那么,太阳里里外外究竟什么样?它具有怎样的结构呢?

根据太阳的距离,天文学家确定出了它的直径是地球的109倍,为139万千米,体积则是地球的130万倍。因此可以说,太阳是一个炽热发光的气体团,根据太阳大气不同深度的不同性质和特征,天文学家把它从里向外分为几个层次。

日核——太阳的中心

太阳的中心部分称为日核,它的半径大约占整个太阳半径的四分至于。虽然日核不算大,但集中了太阳的大部分质量,而且太阳的光和热也都是从这里发出的。理论研究表明,在氢原子核聚变为氦的过程中,这些光和热释放出来,因此,日核也叫做“核反应区”。太阳的主要成分是氢,从而也为氢核聚变反应提供了足够的燃料。

辐射区

日核外面的一层称为辐射区,它能以辐射的形式将日核产生能量传送到外面。它的范围从0.25个太阳半径到0.86个太阳半径处,温度大约为70万K,要比太阳核心低很多。从体积来说,辐射区占整个太阳体积的绝大部分。

对流区

除了需要辐射外,太阳内部能量向外传播时,还有对流过程。从太阳0.86个太阳半径向外到达太阳大气层的底部的这一区间,叫做对流层。这一层气体的性质很不稳定,变化很大,有着明显的上下对流运动。对流产生的结构像气泡一样,就是我们在太阳大气光球层中看到的“米粒组织”。

太阳大气层

太阳内部结构的最外层是对流区,对流层的外面就是太阳大气层。从里向外太阳大气层又可分光球、色球和日冕。我们看到耀眼的太阳,就是太阳大气层中光球发出的强烈的可见光。

光球层属于太阳大气层中的最低层或最里层,位于对流层的外面,约厚500千米。我们说太阳表面平均温度约6000℃,指的就是这一层的巍峨密度。

光球之外就是色球。由于平时地球大气可以散射强烈的光球可见光,色球便在蓝天之中被淹没了。我们只有在日全食时,才可能看到色球红艳的面貌。作为充满磁场的等离子体层,太阳色球厚约2500千米,从里向外温度逐渐增加,与光球顶衔接的部分约4500℃,到外层可达几万摄氏度。随高度的增加,光球的密度逐渐降低,整个色球层的结构也很不均匀。太阳高层大气由于磁场的不稳定性经常产生爆发活动,产生如耀斑等现象。

作为太阳大气层的最外层。日冕中的物质也是等离子体,密度也没有色球层高,但它的温度高于色球层,能达到上百万摄氏度。日全食时,在日面周围我们看到的放射状的非常明亮的银白色光芒,就是日冕,我们在后面也会详细介绍。

新知博览——米粒组织

作为太阳光球层上的一种日面结构,米粒组织呈多角形小颗粒状。米粒组织显得比较明亮易见,因为它的温度比米粒间区域的温度约高300℃。虽说它们是小颗粒,但实际直径大的甚至可达3000多千米,一般情况下也有1000~2000千米。明亮的米粒组织很可能是从对流层上升到光球的热气团,分布均匀且不随时间变化,呈激烈的起伏运动。上升到一定的高度时,米粒组织很快就会变冷,并马上沿着上升热气流之间的空隙处下降。

米粒组织的寿命非常短暂,平均只有几分钟,产生到消失的过程几乎比地球大气层中的云消烟散还要快。此外,近年来发现的超米粒组织寿命约为20小时。有趣的是,新的米粒组织在老的米粒组织消逝时,会在原来位置上很快出现。这种连续现象类似于我们在煮米粥时所看到的不断地上下翻腾的热气泡。

太阳的能量来自何处

作为宇宙里的一颗硕大、炽热的恒星,太阳可以辐射出大量的能量,其中一部分能量到达地球后可以成为人类开发利用的一种新能源。可以毫不夸张地说,地球上人类迄今为止利用的主要能量,都直接或间接地来自太阳。

而既让人高兴,又令人费解的是,在人类有史可查的漫长岁月中,太阳光和热都未见有丝毫的减弱,我们不禁要问:如此巨大而持久的能量,到底是从哪里来的呢?

燃烧说

对于太阳的能量来源,古往今来就众说纷纭,首先出现的就是“燃烧说”,这也是一种最原始也最朴素的猜测。

在“燃烧说”看来,太阳通过燃烧内部物质来发光发热。有人曾把太阳设想成一只巨大无比的“煤炉”,发出强光和辐射热量的过程类似煤炭燃烧。不过,科学测量的成果告诉我们,太阳表面温度高达6000℃,而由碳和氧发生化学反应生成二氧化碳的“燃烧”很难能达到如此高的温度。同时,根据测量数据,以功率单位瓦计算的话,太阳每秒的辐射能量可达3.9×1026瓦,这样大得惊人的天文数字是绝对不可能靠普通的燃烧来维持的。再者,如果太阳是靠这种化学反应能来维持的话,那它最多也就能燃烧几千年,可是太阳到今天为止已经存在了45亿年,并且仍然没有衰退的迹象。由此可见,“燃烧说”是站不住脚的。

流星说

在燃烧说被推翻后,又有人提出了流星说,认为太阳周围稠密的流星以可观的宇宙速度撞击太阳,从而将动能转变为太阳的热能。

同类推荐
  • 前沿:科学发展最高点

    前沿:科学发展最高点

    很久以前的人类是用腿来赶路的,后来马代替了人腿,但是,大概是因为马爱使性子,还必须喂饲料,很麻烦,所以人们萌发了以机器代替马匹的念头。1790年,法国人西哈发明了一辆双轮木马,轮子虽然能转,可是仍然要用两只脚轮流蹬地,使木马前进。这个木马可以说是自行车的雏形。
  • 科学与海洋

    科学与海洋

    地球表面的70%被海洋所覆盖。故而海洋作为地球水圈的重要组成部分,同大气圈、岩石圈以及生物圈相互依存,相互作用,成为控制地球表面的环境和生命特征的一个基本环节。对于海洋,虽然我们的肉眼可以看到它的广阔,却无法看到其深层的东西,而海洋的内部则包罗万象,充满着神秘的色彩。《科学与海洋》教我们利用科学来探索海洋,从科学的角度领略海洋的神秘风光。
  • 植物世界2

    植物世界2

    探究我们身边最不可思议的植物——那个拥有流动着绿色血液和众多不为人知的秘密的地球的主宰者。让孩子们睁大双眼面对五彩缤纷的植物王国。让他们知道世界原来如此美丽。
  • 人类的生态困境(青少年身边的环保丛书)

    人类的生态困境(青少年身边的环保丛书)

    本书由谢芾主编,是一本自然科学类读物。环境问题的实质是社会、经济、环境之间的协调发展问题以及资源的合理开发利用问题。本书包括了人类生活、自然和生态等各种关系的方方面面,从而让青少年了解环境保护对我们的重要性,以环境保护为己任。在《人类的生态困境》里,既有令人感动的环保故事,又有深刻实用的环保知识,它会使我们每一个人都能成为一名守护地球家园的忠诚卫士。
  • 神奇野人科学美图大观(青少年神奇世界科学图文丛书)

    神奇野人科学美图大观(青少年神奇世界科学图文丛书)

    《神奇野人科学美图大观(青少年神奇世界科学图文丛书)》针对广大读者的好奇心理和探索心理,全面编撰了世界上存在的各种奥秘未解现象和探索发展,具有很强的系统性、知识性和神秘性,能够启迪读者思考、增长知识和阔视野,能够激发读者关心世界和热爱科学,能够培养读者的探索和创新精神。
热门推荐
  • 逆天至尊狂妃

    逆天至尊狂妃

    (新文【娇宠小兽妃:冷血暴君,你好坏!】已发,求收藏推荐啦)神秘世家家主阎玥在修炼时被未婚夫背叛而死,再睁眼,却已穿越至未婚先孕的废材七公主身上。七日之后,废材公主再次出现在世人面前,无上天资却是惊掉一地下巴!而面对昔日嘲讽算计过她的人,她以绝对强悍的实力告诉他们,敢惹她的人,休想有好下场!牵着宝贝儿子,身后跟着一票魔宠,她以绝代风姿傲视苍穹,睥睨天下!大力推荐新文快穿逆袭:反派男神,求放过!
  • 一等替嫁妃

    一等替嫁妃

    因为她与他心爱之人长得相似,所以他强娶她。他宠她,爱她,只要她想要的,哪怕是天上的月亮,星星,他都想尽办法满足她。可是在这溺宠中,他却惟独没有给她爱情!可是他给她所有的东西中,她想要的只有爱情!在他对她的好,对她的温柔中,她的心一点点的沦陷,当她爱他到无法自拔时,陌生女子的出现,让他对她所有的柔情不再,只剩一脸绝情的脸庞,只为逼她对他放手。一碗穿肠毒药,从此让她心冷如铁。当所有的真相揭开之后,他们谁都没有力量寻求一个支点回到最初。那满头的三千青丝一夜成雪,再度回眸,便是倾覆天下!【恨的缘起】凄冷的大殿内。“叶璇玑,梦雪已经回来了,已经不再需要你这个替身,从此以后请你消失在我们眼前!”叶璇玑一袭火红的袍子在身,金灿灿的金步摇在风中轻轻摆动着,她看着眼前的男子,依旧眉星剑目,只是再也没有了当初的柔情,“你说什么?你一直都把我当成她的替身?!”“是!”“那一年多的相处,你可有一点爱过我?”她的声音微微颤抖。而他的声音却是那般的坚定不移:“从未对你有过爱,若不是你那张脸和梦雪长得一样,你当真以为我会看你一眼么?”一杯穿肠毒酒,让她那满头三千青丝一夜成雪。【心碎成灰】他与心爱女子大婚之日。她一袭火红的袍子,三千白发披散腰间,不知灼痛了谁的眼。只见她,手中紧紧拽着一个木盒,微微笑道,“臣妾恭贺皇上大婚,这是臣妾送给皇上的新婚贺礼!”百里苍痕接过那盒子,手不知为何微微发颤,眼中竟闪过一丝悲怆。“皇上不打开看看么?”叶璇玑勾起一抹冷笑。当那盒子打开,浓重的血腥味渐渐弥漫在新婚的大殿内。“百里苍痕,躺在里面的那个是你儿子!我说过,你狠,我叶璇玑会比你更狠!”而后,她将捏住自己的白发,挥剑斩断,“发断,情亦断,从此你我之间如同此发!我叶璇玑以儿子的血起誓,有生之年,只要是你百里苍痕在意的东西,我必毁之!”【再见陌路】三年后。他是高高在上的一国之君,而她却是他国的一国之母。一场战乱两人再度相遇。百里苍痕看着那满头的银丝,心痛至极,“璇玑,回来吧,我很想你!”“是么?”然而她却勾起一抹冷笑。“对不起,我爱你!”他望着她。“有多爱呢?”叶璇玑冷漠地看着他,乌黑的眸子中尽是讽刺。“爱入骨髓!”“嗯,我也爱你!只是这爱需要用你的命,用你的江山来换取!”一把长剑在她手中流转,瞬息没入他的身体内,而她却冷笑着,在他耳边呵气如兰。
  • 葵香

    葵香

    我忘不了葵香。虽然现在和梅玉萍好着,和梅玉萍都好了一年多了,但我还是无法把葵香从我记忆中抹去。我和梅玉萍就不欢而散了。和梅玉萍分手的那天晚上,我走到灯光璀璨的大街上,我在来来往往的人群中穿梭。没想到结果会是这样。原以为回到了条件优越的省城,找到了条件相当的女友,我就快乐幸福了,然而并不。离开葵香后我就像鱼儿离开了水,像鸟儿找不到天空,我快活不下去。葵香那白色的身影、红扑扑的笑脸,就像一只美丽的蝴蝶一次次飞进我心里,时刻扯着我的心,时时勾着我的魂。大街上人来人往,我一个人可怜巴巴地走着,孤独无助地走着。
  • 夜良人

    夜良人

    一个是霁月清风的少年将军,一个是臭名昭著的绝杀刺客,本是他走他的阳关道,她过她的独木桥。一场意外,他带了个女人回府,后来没留住,跑了。数月后,大齐多了个村野殿下,蒋府多了个跋扈夫人。
  • 穿越之废材逆天小魔妃

    穿越之废材逆天小魔妃

    他是这世界上最最强大的人,无人能敌。他是世人惧怕的爆裂无情的帝尊,却对她宠的入骨。
  • 摩天轮上的浪漫告白

    摩天轮上的浪漫告白

    本来是毫不相干的两人,却被一桩商业联姻纠缠在一起。他们慢慢从不爱到爱。当任性大小姐遇上霸道总裁时,会擦出怎样的火花呢?
  • 一度钓金龟:吃醋王爷

    一度钓金龟:吃醋王爷

    在时空之门的另一头,她不小心赖上个王爷。不过……王爷有个青梅竹马,哼,果断走人;于是又遇见个美貌茶商。不久之后,她竟生了个娃娃——于是针对娃娃的归属权,两个男人展开了激烈的“斗争”。
  • 枭宠娇妻

    枭宠娇妻

    她是苏家大小姐,但是带着枷锁压抑重重,不受重视。他是莫氏少主,冷漠如冰山,强硬如君主,阴狠如蛇蝎!她视他为噩梦,抗拒逃离,极力摆脱。他视她为世界,强行霸占,疼爱成殇,并且将自己的一切全部给了她!
  • 快穿之复仇计划进行中

    快穿之复仇计划进行中

    刚过十八岁生日的妖离被主神弄得要强制执行任务。当不喜别人强迫的妖离一经逃脱,他又将如何向主神复仇?
  • 心量越大,好事越多

    心量越大,好事越多

    宽广的心量除了跟与生俱来的气质有关系外,还需要靠后天的觉悟和修行来逐步拓宽。星云大师在本书中具体而微地刻划出人间万象与众生实相,深入浅出的探讨世间的问题与人生的哲理,从生活、工作、艺术等各个层面,分享了修身养性方面的智慧。以宽己之心容人,心量越大,福报越大。我们的心量有多大,就能够完成多大的事业;如果我们能够包容一家,就能够做一家之主;能够包容一市,就可以做一市之长;能够包容一国,就可以做一国之君;能泯除一切对待,包容整个法界,就可以随缘应现,逍遥自在,成为法界之王。