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第13章 太阳系之谜(3)

人类从未停止对宇宙空间探索的脚步,随着科技的不断进步,日食之谜将会更加清晰地展现在世人的面前。

绰约多姿的日珥

看见过日全食的人,一定还记得那短暂而又壮丽的景色——“黑太阳”的周围镶着一个红色的环圈,环圈上跳动着鲜红的火舌。

这种火舌状物体叫做日珥。

日珥是突出在日面边缘外面的一种太阳活动现象。日珥出现时,大气层的色球酷似燃烧着的草原,玫瑰红色的舌状气体如烈火升腾,形状千姿百态,有的如浮云,有的似拱桥,有的像喷泉,有的酷似团团草丛,有的美如节日礼花,而整体看来它们的形状恰似贴附在太阳边缘的耳环,由此得名为“日珥”。

日珥的上升高度为几万千米,大的日珥可高于日面几十万千米,一般长约20万千米,个别的可达150万千米。日珥的亮度要比太阳光球层暗弱得多,所以平时不能用肉眼观测到它,只有在日全食时才能看到。

日珥是非常奇特的太阳活动现象,大多数日珥物质升到一定高度后,慢慢地降落到日面上,但也有一些日珥物质飘浮在温度高达200万摄氏度的日冕低层,既不附落,也不瓦解,就像炉火熊熊的炼钢炉内居然有一块不化的冰一样奇怪。而且,日珥物质的密度比日冕高出1000~10000倍,两者居然能共存几个月,实在令人费解。

日珥是太阳色球层上一种经常性的而且十分美丽壮观的活动现象。日全食难得一见,怎么样才能在平时也能观察色球研究日珥呢?

天文学家利用日全食的机会,通过对太阳色球闪光光谱的观测,发现太阳色球层有几种特有的很强的辐射。最强的一种辐射是氢原子发射的波长为656.28纳米的红色光,简称色球的Hα谱线辐射,其次还有电离钙发射的波长为393.37纳米的深紫色光,简称K谱线,还有波长为396.85纳米的H谱线等。

太阳光球层的温度比色球层低,光球在这几个波长处的辐射几乎为零。天文学家利用色球层的这一特点,制造出色球望远镜。他们将只允许656.28纳米波长透过的滤光器安装在太阳望远镜的后部。在望远镜的目镜里就看见了红色的太阳色球,好像一个熊熊燃烧的大火球,一个个鲜红的火舌在上面跳动,非常美丽壮观。日珥分为宁静的、活动的以及爆发的三大类。宁静日珥比起另外两种日珥来,显然不够活跃,变化比较缓慢,一般能够在日面存活几天时间,因此能够经常看到宁静日珥。有时宁静日珥甚至可以形状丝毫不变地在日冕中存在数月之久。

活动日珥比宁静日珥活跃得多,总在不停地变化。它们像喷泉一样,从太阳表面喷出很高,又沿着弧形轨迹慢慢地落回到太阳表面。也有的日珥喷得很快很高,但它的物质不再落回到日面,而是抛入了宇宙空间。

最壮观的还数爆发日珥。爆发日珥发生的时候,以700多千米/秒的高速将物质喷发到日冕中,高度达几十万甚至上百万千米,蔚为壮观。天文学家观测到的一次最大的爆发日珥,上升高度竟然高达157万千米,而太阳的直径为139万千米,其上升高度竟然大于太阳光球直径。

观察过日珥的人可能会发现,日珥都出现在日面的边缘。可并不是日珥仅仅出现在日面边缘。发生在日面当中的日珥,由于与背景为同一种颜色,所以我们看不出它们的存在。但是,我们可以看见它们在日面上的投影,是一些暗黑的条状物,叫作暗条。当这些暗条随着太阳的自转到达日面的边缘时,我们就能看见这些日珥了。

天文学家通过色球望远镜对太阳色球和日珥进行观察和拍照。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。日珥的大小不一样,一般高几万千米,大大超过了色球层的厚度。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,已经知道它们的温度大约为7000摄氏度。

日珥的物质密度比日冕大几千倍甚至上万倍,它们的确是色球层里的物质。日冕的温度高达100万摄氏度~200万摄氏度,是什么原因使得温度大约6700摄氏度的日珥能在如此高温状态下长期存在呢?它们是怎样产生的?

至今,这都是一个未解之谜。有很多天文学家都认为是太阳磁场和日珥磁场的作用,导致了日珥的产生和存在。但是,究竟是怎么回事,还需要进一步的探索。

行星的形成之谜

“行星”这个说法起源于希腊语,原意指太阳系中的“漫游者”。近千年来,人们一直认为水星、金星、地球、火星、木星和土星是太阳系中的标准行星,后来加盟的天王星、海王星和冥王星也一并被视为行星,通称太阳系“九大行星”。

然而,随着科技手段的更新,新的天文发现不断使“九大行星”的传统观念受到质疑。2006年8月,国际天文学联合会大会通过了决议,对“行星”重新进行了定义——“行星”指的是围绕太阳运转、自身引力足以克服其刚体力而使天体呈圆球状、能够清除其轨道附近其他物体的天体。

即便前两个条件满足,但还没有清空自身轨道附近区域的天体就不叫行星,而起新名字为“矮行星”。矮行星定义特别指出,矮行星不是一颗卫星。

此次大会决议将行星和太阳系中的其他天体定义为三类,即行星、矮行星和“太阳系小天体”。原九大行星除冥王星外的水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星八大行星依然被称为“行星”。在20世纪之后陆续发现的冥王星、谷神星、齐娜星被称为“矮行星”。

众所周知,人类所在的地球是一颗行星。但人类对行星的了解却很浅薄。人类已经观测到的天体,大部分是恒星,而很少有行星。行星究竟是怎样形成的,它们又会经历一个怎样的演化过程?

以前有的科学家认为,行星可能具有抵抗最终被恒星吞噬命运的力量,太阳系包括太阳、地球和另外8颗行星(2006年以前)。整个太阳系是由散布在太空里的大团气体和各种微粒物质在旋转中形成的。中间大团的物质和气体以太阳为中心聚拢起来,分别形成了地球和其他八大行星(2006年以前)。

多年以前,天文学家就曾提出了产生行星的基本方法:一团星际分子云(其组成成分基本上是低温气体和尘埃)轻轻摇动,等星际分子云各种成分逐渐停止运动以后,这团原始星云就会因自转而改变成盘状。这是因为原始星云在自转的同时还会在自身引力下不断坍缩。这样星云盘中心的密度便会变得越来越大,并最终引发核聚变——形成恒星。而处于原始星云边缘含有的大量尘埃和气体则形成了行星。可是,这些微小的尘埃为什么不会跌入恒星的“圈套”而闹起了独立呢?它们与恒星是如何分家的?这些微小尘埃又是如何形成一个巨大的行星呢?

研究者发现,类似地球一样的岩质行星(表面是岩石固体)是由围绕在新生恒星的星云尘埃组成的。随着时间的推移,星云尘埃聚集形成更大的物体,不过它们最终却要迎接来自吸积盘内逆风的干扰。这些物质碰见了逆风,最终被拖近恒星,并成为恒星的一部分。

科学家的计算机模型显示,星云尘埃因重力聚集在一起,最终可能形成行星。吸积盘中的“暴动”能使得尘埃物质进入一个高压的区域,这样就足以抗击逆风的干扰。因此,尘埃就又能与气体结合,并保存能量,留在轨道上,而不是被拖引到孕育恒星的吸积盘中。

看到这里,人们不禁要问,水是如何进入行星的呢?

科学家发现,恒星系统中含有大量的水蒸气。如果将其中所有的水蒸气汇在一起,将是地球海水总量的5倍之多。更为奇妙的是,水蒸气正在从该恒星系统的出生气团中倾泻而出,进入很可能正在孕育行星的灰尘团中。

相反,有的科学家则认为,行星是通过吞食其他天体而形成的。

科学家在观测中发现,一颗名为“玛蒂尔德”的小行星漆黑如炭,呈不规则球体,半径为52千米,它在火星和木星之间围绕着太阳转,星体由多孔隙性的岩石和尘埃组成,所以它似乎能够像沙包吸收拳击的力量一样,吞食掉天空中的流星体。科学家认为,这颗小行星是太阳系形成初期的原始残留物。

行星究竟是怎样形成的呢?迄今为止还没有确切的答案。

靠地球最近的行星——金星

在黎明的时候,东方地平线上有时会看到一颗特别明亮的“晨星”,人们叫它“启明星”;而在黄昏时分,西方余晖中有时会出现一颗非常耀眼的“昏星”,人们叫它“长庚星”。这两颗星其实是一颗,即金星。

金星,中国古代称之为太白或太白金星。它是全天中除太阳和月亮外最亮的星,犹如一颗耀眼的钻石,于是古希腊人称它为阿佛洛狄忒即爱与美的女神,而罗马人则称它为维纳斯美神。天文学上金星符号,即美神梳妆打扮时用的宝镜。

金星是太阳系的八大行星之一,按离太阳由近及远的次序是第二颗。它是离地球最近的行星。

尽管是地球的“近邻”,人类对于金星的了解却并不比其他行星多。

金星像月亮一样有圆缺朔望的变化。金星被称为地球的孪生姐妹,这是因为它们在外表上有不少相似之处,金星周围也有大气和云层。金星的半径约为6050千米,只比地球小400千米;体积是地球的0.88倍;质量约是地球的4/5;平均密度略小于地球。因此,以前有人推测,金星的化学成分和表面的物理状况与地球相似,金星上发现生命的可能性甚至比火星还要大。

随后,科学家发现,金星的大气层厚重浓密而奇特,其主要成分为二氧化碳,占97%以上。金星的大气密度是地球的100倍,其大气活动剧烈,大气层中有频繁的闪电和雷暴。金星基本上没有磁场。它的地势比较平坦,但地貌复杂,其内部结构从理论上可推出应与地球类似。但后来的着陆探测证明,金星是个奇热、无水、任何生命都无法存活的世界,金星和地球只是一对形同神异的姐妹。

金星和水星一样,是太阳系中仅有的两个没有天然卫星的大行星。金星的公转轨道很接近于正圆,且与黄道面接近重合。其公转周期约为224.7日,但其自转周期却为243日,也就是说,金星的“一天”比“一年”还长。金星是太阳系内唯一逆向自转的大行星。

金星有可能是太阳系行星中最热的一颗,表面平均温度达到了470摄氏度。而且浓密的云雾和二氧化碳使金星上的温室效应让人窒息。

金星表面的温度最高达447摄氏度。为什么会这样热?

温室效应是指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应。金星上的温室效应强得令人瞠目结舌,原因在于金星的大气密度是地球大气的100倍,且大气97%以上是“保温气体”二氧化碳。同时,金星大气中还有一层厚达20千米~30千米的由浓硫酸组成的浓云。二氧化碳和浓云只许太阳光通过,却不让热量透过云层散发到宇宙空间。被封闭起来的太阳辐射使金星表面变得越来越热。温室效应使金星表面温度高达465~485摄氏度,且基本上没有地区、季节、昼夜的差别。它还造成金星上的气压很高,约为地球的90倍。

金星与月球一样本身并不发光,金星的光辉来自金星表面反射的太阳光。金星也像月球一样会出现周期性的圆缺变化,这是由于金星、地球和太阳的相对位置在不断变化,从地球上看到的金星被太阳照亮的部分有时多些有时少些,这就叫位相变化。事实上,凡是位于地球公转轨道以内的行星(如水星)都有这种变化。17世纪初,伽利略发现了金星的位相变化,从而为哥白尼的日心体系提供了一个强有力的证据。

金星有凌日现象,它以两次凌日为一组,两次凌日间隔8年,但两组之间的间隔却长达100多年,因此金星凌日是百年难遇的。凌日是地内行星圆面经过日面的现象。水星和金星距离太阳比地球距离太阳近,在绕日运行过程中有时会处在太阳与地球之间。这时,地球上的观测者可看到一小黑圆点在日面缓慢移动,这就是凌日现象。

金星凌日看起来就像太阳面庞上的一颗黑痣。英国天文学家哈雷曾提出利用观测凌日可得出精确的日地距离。俄罗斯天文学家在1761年观测金星凌日时发现了金星大气。19世纪,天文学家通过观测金星凌日成功地得出日地准确距离。

炎热、昏暗,一片荒漠且充满了暴风,气压比地球上高出近100倍。诸多特征使得科学家们对金星的探测工作困难重重。然而,围绕在金星上的诸多谜团,这些因素令科学家始终无法放弃对它的探索。

2006年4月,经过科学家不断的努力,终于有了新发现。通过欧洲航天局发射的“金星快车”探测器发回的照片,科学家惊讶地发现,金星被浓厚的云层完全笼罩,云层的厚度超过20千米。金星南极地区上空竟然有深色的旋涡状结构,周围还有大团苍白的云在旋转。

科学家从未停止过对金星的探索,相信在不久的将来,金星的奥秘将会一一被揭开。

金星大海之谜

人们曾经一度认为,金星上有大海,可是,究竟有没有呢?

什么是“海”?在现代人观念里,是指“大洋靠近陆地的部分”,但在古人的认识里,类似于海的大湖也叫做“海”,“里海”“青海”“洱海”之类名称传承至今。

海又被称为“大海”,是指与“大洋”相连接的大面积咸水区域。通常大型内陆盐湖、没有与海洋连通的大型咸水湖泊如里海、加利利海是“海”。海分为边缘海、内陆海和陆间海。

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