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  • 1 # 潔淨精微

    在黃昏時分,Sunny在穿過晚霞之後變得較為暗淡時,人們便有可能直視太陽。有時便會發現,太陽的表面呈現出一些“黑斑”。中國的天文學家們對此進行了長期的觀測,並做了詳細的記錄,無獨有偶,歐洲的天文學家們也注意到了這一點,但他們卻從來未做任何記錄,當時人們將這些遍佈太陽表面的“黑斑”視為對太陽所象徵的天主的侮辱,而究其原因,最簡單的解釋就是視覺錯覺。

    直至1610年末,伽利略利用天文望遠鏡進行觀測時發現這些“斑點”的的確確是存在的,他還根據這些“斑點”在太陽表面位置的緩慢移動,計算出太陽的自轉週期為27天,當然,這一發現引發了一場大爭論,神學家以及教皇對太陽上的“斑點”感到恐懼,但是事實畢竟是事實,伽利略最終贏得了勝利並使對手也不得不承認這一點。

    確切地說,太陽上的“斑點”並不是黑色的,它們只不過與太陽其他部分相比暗一些而已。當金星和水星執行到與地球和太陽成一條直線時,我們將發現它們是十分昏暗的,而它們靠近太陽“黑斑”時,我們可以清晰地看出所謂“黑斑”比起金星和水星要亮多了。

    1825年,德國業餘天文學愛好者薩謬·賀納瑞奇·史奎克開始致力於對太陽和“太陽黑子”的研究。他花費了17年的時間對其進行觀測(為防止強光灼傷眼睛,他在觀測時極其謹慎),從而發現“太陽黑子”出現的數量以10年為週期(另據其他天文學家的觀測,該週期為11年),他的研究開創了一門新學科——天文物理學。這是一門研究宇宙中星體物理性質的科學,直至今日,“太陽黑子”的成因仍是一個謎。

    “太陽黑子”出現機率的變化在某種程度上具有極為重要的意義。1852年,英國科學家愛德華·塞賓指出地球磁場作用的強弱變化週期與“太陽黑子”的變化週期基本相符,這一發現意味著“太陽黑子”具有某些磁場特性。1908年,美國天文學家喬治·艾勒瑞·赫爾發現“太陽黑子”附近存在強烈的磁場。上文中所提到的所謂“太陽黑子”變化週期實際上是20年,在這20年中,每10年磁場的方向發生一次翻轉。

    1893年,愛德華·芒德透過對前人記錄的研究驚奇地發現,在1645年至1715年之間,幾乎沒有任何有關“太陽黑子”的記錄。芒德鄭重宣佈了他的這一發現,但未引起人們應有的注意。這主要是由於那些早期記錄的可靠性並未得到廣泛的認可。

    本世紀70年代,美國天文學家約翰·A·愛迪發現了芒德有關“太陽黑子”的記錄,並對其進行了認真地核實。他不但參考了人們利用望遠鏡觀測到的結果,同時也參閱了早年中國和其他國家天文學家們用肉眼觀測的資料。他注意到“太陽黑子”沉寂期(1645—1715年)是“太陽黑子”活動的最小週期,並稱之為“芒德最小週期”。1645~1715年間的芒德最小週期是有史以來最晚的一次,而“芒德最小週期”的成因至今仍是個謎。

    總的來說,科學家難以把天文現象和天氣變化聯絡起來,但只有太陽黑子是個例外。有證據表明氣候和太陽黑子一樣也同樣有個11年的變化週期。隨著太陽黑子數目的增減,夏季的氣候逐漸由乾熱變得陰涼潮溼,然後又逐漸變得乾熱。其整個變化週期約為11年。這裡有兩個例子說明了這一點。砍倒一棵樹,可以在樹幹的橫斷面上看見一些同心圓,每個圓代表一個夏季生長的結果。數一數這些圓就可知道樹齡。然而,儘管每一年的時間是一樣長,但這些圓圈的寬窄卻不一樣。潮溼的夏天樹木繁茂,樹幹上形成的年輪就寬,乾旱的夏天形成的年輪就窄。因此,我們可以說樹木是它生長年代天氣的活記錄。我們仔細研究樹的橫斷面常會發現年輪的寬窄變化有一個11年的規律週期。這與太陽黑子的變化週期相吻合。最寬的年輪形成於太陽黑子最多的年份。所以,我們一眼就可以看出在太陽黑子多發年份的夏季潮溼,樹木生長茂盛。

    太陽黑子數量的變化緩慢,所以它的活動週期以年計算。但單個太陽黑子的壽命很少有超過幾天的。

    由於太陽的自轉,一個罕見的大黑子會暫時消失。約兩週後,它又會從太陽的另一側出現。伽利略根據太陽黑子的這一運動,證明太陽在自轉,其自轉週期約為26天。

    乘火箭飛越太陽黑子就如同乘飛機飛過輪船的煙囪。我們會看到有大量的熱氣噴出。太陽黑子類似一個噴發口,大量的熱氣以極高的速度噴射出來。太陽內部的高溫使太陽表層處於不停的動盪之中,這就如同水在熾熱的火上劇烈地沸騰一樣。我們都見過開水中升起的大氣泡。當氣泡到達水面時,阻礙它的壓力消失了,這時氣體膨脹並與外面的空氣混合在一起。太陽黑子中噴出的物質也是一樣:當它到達太陽表面時,它所受到的壓力減少,體積膨脹;由於膨脹而降低了自身的溫度。

    構成太陽黑子的物質由於其溫度低於太陽表面其它地方的溫度,所以看上去發黑。實際上黑子的亮度也極高,只是由於它們不如周圍的更熱的氣體活躍,與之相比才顯得暗淡。黑子噴發出的物質可能全部為原子和原子碎片的混合物,其中包括各種各樣的帶電粒子。噴射出來的粒子飛向四面八方,在太空中經過一兩天的飛行後,一些粒子會到達地球。當它們穿過大氣層時,就產生了北極光。然後它們將空氣電離,形成一層無線電波反射層,將無線電波反射回地面。這樣我們就可以收聽到遠處無線電臺的聲音。前文中我們已經討論了當這些帶電粒子到達地球時會產生什麼樣的情況。而我們現在看到的這些粒子的情況是其旅程中一系列事件的最初情況。其後的事件將對地球上的生活產生影響。

    黑子中噴射出的大團氣體常常升到遠離太陽表面的地方,這就是日珥。地球上劇烈的爆炸或火山口噴發出的物質,其運動速度可達每小時幾百英里。而日珥中噴發出的物質,其速度可達每小時數十萬英里。

    日珥是非常稀薄的物質,像一縷縷熱氣一樣。它們的溫度也比太陽本身低得多。由於這兩個原因,它們沒有太陽表面那麼明亮,因此通常都消失在太陽的光芒裡。在一般情況下,我們難以觀察到它們。

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