——用中國智慧解讀大自然的奧秘

（本書已由華齡出版社於2020年10月出版發行，書名《探索自然之謎全三冊》上冊《天地自然》）

（接上篇）

3.太陽能源的可能機制

如所周知，在太陽光球之外有一層厚約2000千米的色球層。色球層溫度從光球頂部的4600K增加到色球層頂部的幾萬度。色球層是一個充滿了磁場的等離子體層；[2]色球以外則是厚達幾個太陽半徑即幾百萬千米甚至更厚的日冕層。日冕溫度約1.5×106K，太陽活動極大時可達2.5×106K。是完全電離的等離子體。其中主要是質子、高度電離的離子和高速的自由電子。日冕也充滿了磁場，磁場強度在1—100高斯範圍內。由於太陽每時每刻都有大量荷電高能粒子向外輻射，這將導致色球層和日冕等離子體偏離電中性而產生強電場（感應電場即渦旋電場）、強磁場。太陽色球層和日冕渦旋電場與太陽本體發生電磁感應，由於趨膚效應，導致荷電粒子積聚在太陽表層即光球層上，光球層由於充滿了荷電粒子而成為類似金屬的良導體，極高密度的荷電粒子受色球層和日冕渦旋電場和磁場的電磁感應形成渦電流，加熱光球物質產生高溫，同時，太陽上也必然普遍存在共振現象，共振現象也可以產生熱效應，對太陽大氣產生加熱（詳見下文），另外，太陽大氣層中也必然存在等離子體複合即閃電-熱核聚變過程，這樣就使太陽不斷向外輻射巨大能量，同時又使太陽色球層和日冕不斷受到電離作用而得以維持其強電場。如此形成一個自維持系統，使太陽穩定地數以十億年計地輻射出巨大能量。

很可能，太陽表面的“米粒組織”正是由無數個渦電流形成的，每一個“米粒”就是一個獨立的渦電流體系。米粒組織平緩而均勻地翻湧，符合“電加熱”的特徵。而色球層中的“針狀物”（是一些底面積與四川省差不多，高度相當於幾百個珠穆朗瑪峰的“小火舌”。這樣的“小火舌”在整個色球層中通常有六七萬個之多，它們的溫度在一萬度左右）可能就是電加熱形成的“火焰”。

那麼太陽光球層是否會產生渦電流呢？“根據法拉第電磁感應定律，隨時間變化的磁場可以在其周圍激發變化的渦旋電場，所以，當把塊狀的金屬置於隨時間變化的磁場中時，金屬中的載流子將在渦旋電場的作用下運動而形成電流，這種電流呈渦旋狀，因此稱為渦電流。因為金屬的電阻很小，所以不大的感應電動勢便可產生較強的渦電流，從而可以在金屬內產生大量的焦耳熱。[3]金屬之所以能夠產生渦電流，是由於金屬中存在較多的自由電子，當太陽表層積累了較高密度的荷電粒子時，成為電阻很小的良導體，其物理性質接近金屬，也會在渦旋電場和磁場的電磁感應下形成渦電流。日常使用的電磁爐就是按照這一原理設計製造的。

所謂趨膚效應，是當交變電流透過導體時，由於交流電產生的交變磁場會在導體內部引起渦流，所以電流密度在導體橫截面上的分佈不再是均勻的，越靠近導體表面處電流密度越大，這種現象叫趨膚效應。[3]趨膚效應使電流（流動的電荷）集中於導體表層。在太陽上，趨膚效應使電荷集中於光球上。

這意味著，恆星的輻射強度取決於其星冕的厚度和電場強度，星冕愈厚，電場強度愈大，在星體表面感應生成的渦電流愈強，對星體表層的電加熱作用也愈強，同時共振作用和熱核聚變也越強，輻射強度也愈大，能級（溫度）也愈高。反之亦然。這就可以解釋眾多恆星參差不齊的輻射現象，皆與它們的感應電場的引數有關。

我們還可以透過反證的方法證明上述觀點的正確性：根據人類目前掌握的電磁學的知識，這樣的機制實際上是無法被排除的。因為只要色球層、日冕存在電場，它就必然會對太陽表層產生電磁感應，使太陽本體中的帶電粒子（等離子體）因趨膚效應而集中在太陽表層；只要色球層、日冕存在磁場，就必然會使太陽表層的等離子體感應形成渦電流，從而對太陽表層產生加熱而發出巨大輻射。而色球層、日冕存在電場、磁場是早已被觀測證實了的。這可能意味著，本假說是“無懈可擊”的。除非能證明色球層、日冕中不存在電場和磁場，否則，誰能對此做出完全的否定呢？

當然，僅僅靠日冕電磁場的電磁感應產生渦電流加熱太陽表面從而發射巨大輻射會違反“能量守恆定律”，要維持這一機制還必須有附加的供能體系。目前的觀測表明太陽上確實在發生著熱核聚變，如太陽中微子輻射等。同時太陽上普遍存在共振現象，這可能是為太陽輻射供能的核心途徑。那麼，太陽上的熱核聚變究竟是以什麼樣的方式發生的呢？

現象表明，太陽上發生的熱核聚變與地球相類似，也是以閃電的方式發生的。

根據俄國科學家莫斯科大學核物理研究所中子研究實驗室主任庫熱夫斯基教授於2005年8月公佈的最新研究結果，閃電過程是一個熱核反應的過程，因此伴隨著大量中子的產生。

發生熱核反應需要具備兩個條件：第一，需要含有大量中子的原子核，比如，氘原子核；第二，原子核必須具備足夠高的速度，並在相互碰撞的過程克服了庫倫障礙而結合起來。庫熱夫斯基透過理論計算發現，雷電現象完全具備這兩個條件。

我們知道，自然界的輕核聚變可以有多種形式：

4個1H聚變為一個4He；

2個2H聚變為一個4He；

2H + 3H = 4He + N

還有其他的形式。

4個質子（氕核）可以聚變為一個氦核；2個氘核也可以聚變為一個氦核；一個氕核加一個氚核同樣可以聚變為一個氦核；一個氘核加一個氚核則可以聚變為一個氦核和一箇中子。

太陽表面最多的元素是氫，約佔73.46%。而自然界的氫元素總是以氕、氘、氚三種同位素的形式存在著的，在太陽表面的高溫下，氫將被電離，因而太陽表面會存在大量氕核、氘核、氚核。然而輕核聚變是有嚴格的條件的，所以在氫彈中必須由原子彈作引信，以達到熱核聚變所需要的超高溫。因此在溫度只有5770K的太陽光球層，一般情況下是不會發生熱核聚變的，那麼什麼樣的條件下太陽光球層才會發生熱核聚變呢？只有發生等離子體複合即太陽閃電產生超高溫時，氕核、氘核和氚核才會發生融合，從而導致熱核聚變。

由此可知太陽表層發生熱核聚變是必然的，不可避免的。但這樣的熱核聚變只能是在小區域中各自獨立地短暫地斷續發生（就像地球上也經常發生閃電一樣），卻不可以在太陽中心很大的區域內整體地統一地發生。

所以，太陽上的熱核聚變實質上也就是太陽閃電。據每日科學網報道，近日歐洲南方天文臺（European Southern Observatory）科學家宣佈他們在對利用VLT（Very Large Telescope）天文望遠鏡獲得的一組太陽照片研究後發現，太陽可以發出短暫的藍色和綠色閃電。但這樣的太陽閃電——熱核聚變可能只存在於太陽表層（光球層和色球層、日冕層），而不是先前認為的那樣發生在太陽核心區的整體的、統一的熱核反應。它是由無數個各自獨立的小規模熱核反應——太陽閃電在太陽光球層斷續發生。由於太陽表面溫度只有5770K，所以如果不發生太陽閃電以產生超高溫，就不會發生熱核聚變。這樣斷續發生的無數次區域性熱核反應也必須由“電加熱”機制來維持。

顯然，如果沒有這種天然“核燃燒”和共振加熱作用的持續供能，太陽或其他恆星，是無法維持長達數十億年的輻射的。如果說，太陽光球層是“電燈泡”，不斷髮生的太陽閃電——熱核聚變和共振作用就是“發電機”。

這樣的機制就可以毫無困難地維持太陽在每時每刻發射巨大輻射的狀態下執行數十億年、上百億年。同時也很好地解決了“一次性炸完”和“持續而緩慢地投料”的困難。

那麼，發生在太陽上的這些小規模熱核聚變——太陽閃電主要處在什麼位置呢？正像地球上的閃電大多發生於大氣層中一樣，太陽上的閃電——熱核聚變也主要發生在太陽大氣層——日冕層中，即日冕層中頻發的“纖耀斑”。正是這些規模較小數量卻很大的纖耀斑發生的熱核聚變，維持了日冕層百萬度以上的高溫。這也就是美國天體物理學家帕克在1988年提出的“纖耀斑”加熱機制。這一機制目前已得到觀測證實。這些纖耀斑釋放的能量不單單是維持了日冕的高溫，也維持了日冕的強電磁場，從而對光球層不斷進行“電加熱”。

太陽纖耀斑——熱核聚變發生時也會發射電磁脈衝，產生強電場，加速帶電粒子——質子、電子等形成太陽宇宙線。

因此，太陽和其他恆星以及類星體的能量機制，是以“電加熱”為基礎，同時伴有區域性的斷續發生的熱核反應和共振供能的三重能量機制。

雖然這樣的熱核反應在太陽表面是大量的，時常發生的，但這樣的區域性斷續發生的熱核反應與先前認為在太陽中心很大區域內整體地統一地發生著氫核聚變反應的認識有質的區別。

正像熱核聚變會發射電磁脈衝一樣，太陽上的熱核聚變——太陽耀斑也會伴隨X射線爆發、γ射線爆發、射電爆發等。這是被大量觀測事實證實了的。這樣的射電爆發並不是隨時隨地發生，也表明太陽表面的熱核聚變也不是隨時隨地發生。更不是太陽中心區整體地統一地發生著熱核聚變。

一旦這樣的區域性熱核反應達到很大規模，就可能導致整個太陽發生大爆炸。所謂“超新星”可能就是這樣的熱核爆炸引起的。

熱核聚變的性質決定了任何星球都絕不允許在中心區發生整體的統一的熱核聚變，因為那將導致星球上所有的氫元素一次性炸完，會將整個星球炸飛，無法維持星球的穩定結構。但只發生在表層的區域性的斷續的小規模熱核聚變，則在任何星球上都可以發生。因為它無礙於星球保持自身的穩定結構。如地球上就經常在發生閃電這樣的天然熱核聚變。

由此來看，太陽能量機制十分複雜，遠非簡單地套用一下熱核聚變原理就能輕鬆搞定。而大自然的造化又是多麼奇妙。

4.太陽上的共振與太陽風暴

自然規律是統一的。在宇宙範圍內，無論任何天體——恆星、行星或衛星——都是同樣的自然規律在起作用，在行星上發生的自然現象，在恆星上也會發生。

地球上有一種普遍存在的物理現象——共振，在太陽上也必然普遍存在。所謂共振“是指一物理系統在特定頻率下，比其他頻率以更大的振幅做振動的情形；這些特定頻率稱之為共振頻率。在共振頻率下，很小的週期振動便可產生很大的振動，因為系統儲存了動能。或者說，共振現象是指一個物理系統在其自然的振動頻率（所謂的共振頻率）下趨於從周圍環境吸收更多能量的趨勢。在電學中，振盪電路的共振現象稱為“諧振”。

一般來說一個系統（不管是力學的、聲響的還是電子的）有多個共振頻率，在這些頻率上振動比較容易，在其他頻率上振動比較困難。假如引起振動的頻率比較複雜的話（比如是一個衝擊或者是一個寬頻振動）一個系統一般會“挑出”其共振頻率隨此頻率振動。”（據百度百科）

對於共振效應，眾所周知的是軍隊在大橋上以整齊的步伐行進導致大橋垮塌的故事，這樣的事例歷史上屢有發生。18世紀中葉，法國里昂市一座102米長的大橋上有一隊士兵經過。當他們在指揮官的口令下邁著整齊的步伐過橋時，橋樑突然斷裂，造成226名官兵和行人喪生。1906年的一天，一支沙皇俄國的軍隊邁著整齊的步伐，雄赳赳，氣昂昂地透過彼得堡封塔河上的愛紀畢特橋時，橋身亦突然斷裂。此外，1831年，在英國曼徹斯特附近也發生過軍隊齊步過橋時使橋共振致塌的事故。現代更發生過幾座鋼鐵大橋因為共振而垮塌的事件。如1940年美國塔柯姆大橋共振被毀，以及2010年5月19日晚，俄羅斯伏爾加河大橋突然發生離奇的“蛇形共振”。由此可見共振效應的巨大威力。共振效應也許就是將物質系統內部雜亂無章的隨機運動轉變為步調一致、整齊劃一的規律運動（類似於電場的極化），將能量迅速放大很多倍！

共振就是“同頻共振”，只要兩列物質波的頻率相同，就會發生共振。所以，有什麼樣的波就會有什麼樣的共振。自然界有縱波、橫波、迴旋波（螺旋波），就會有縱波共振、橫波共振、迴旋共振。按波的種類劃分，有聲波共振、電磁波共振；按波形劃分，有縱波共振、橫波共振、迴旋共振，等等；按波長劃分，則有微波共振、短波共振、中、長波共振，等等。

研究表明，龍捲風、颱風是地球大氣層中的帶電粒子迴旋共振導致的（參閱本書第四章），大地震、火山爆發則是地下龍捲風導致的（參閱《探索自然之謎全三冊》下冊《地震成因》和本書第十章）。與此類似，在太陽上同樣會存在帶電粒子迴旋共振導致的龍捲風、颱風。

誘發帶電粒子迴旋共振的力是洛倫茲力。在穩態的外磁場中，電子受洛倫茲力的作用在垂直磁力線的平面中作拉莫爾（Lamor）迴旋運動，迴旋運動角頻率ωce=eB0/me（B0為磁場強度，e，me分別為電子的電荷和質量）。（丁振峰等，1996）太陽大氣中的等離子體形成的磁場一旦演化為穩態磁場，等離子體就會在洛倫茲力作用下作拉莫爾迴旋運動，只要迴旋運動角頻率與太陽大氣中的等離子體固有的頻率相同步，就會導致等離子體的迴旋共振，大量等離子體的迴旋共振就會形成太陽臺風——黑子或太陽龍捲風——日珥或日冕物質拋射。

研究證實，太陽黑子就是活動在太陽表面的風暴——這是一種帶電物質旋轉的巨大氣團，也是一種有強大磁場的強烈風暴。其實太陽黑子就是太陽臺風。太陽臺風和地球檯風，除了在外形相同之外，還有下列驚人的相似之處：

1.週期性。太陽臺風由弱到強，在數量上由少到多都有一定的週期性。它的活動週期平均在11.2年左右；而地球檯風也有一定的週期性，在北半球多數發生在一年中的夏季。

2.區域性。太陽臺風，大多數在太陽赤道兩旁15°—20°之間活動；而地球檯風也多數在地球赤道熱帶至亞熱帶地區活動。

3.方向性。每個太陽臺風活動方向都有一致性——都是沿著太陽赤道平行方向，由東向西運動；而地球檯風活動方向也大致沿著地球同赤道平行方向，由東向西運動。(何裕祥，1999)

這充分表明，太陽黑子就是太陽上的“颱風”。

太陽上同樣存在“龍捲風”。人造衛星獲取的探測資料顯示，太陽能夠產生綿延數千乃至上萬千米的巨型龍捲風。這種龍捲風通常發生在兩極地區，持續時間長達10分鐘。風速比地球上的龍捲風快1000倍，風力也大很多。太陽龍捲風一般被稱為“龍捲日珥”，最大最危險的一類被稱為“日冕物質拋射”。

太陽臺風、龍捲風同樣是太陽等離子體在區域性形成穩態磁場後，洛倫茲力導致等離子體作拉莫爾迴旋運動，一旦迴旋運動角頻率與等離子體固有的頻率相同，就導致等離子體迴旋共振，形成太陽臺風——黑子，或太陽龍捲風——龍捲日珥、日冕物質拋射。日冕物質拋射是巨大的、攜帶磁力線的泡沫狀氣體，在幾個小時中被從太陽拋射出來的過程。表現為在幾分鐘至幾小時內從太陽向外拋射一團日冕物質（速度一般從每秒幾十千米到超過每秒1000千米）。這樣高的拋射速度也是需要一個作用機制加以解釋的，只有等離子體的迴旋共振即太陽龍捲風才能使太陽等離子體沿著逆太陽引力的方向運動，形成太陽風。

另外，日震也是一種共振現象。20世紀60年代後期，美國天文學家萊頓等人觀測到太陽大氣在不停地一脹一縮地脈動，大約每隔296±3秒上下起伏振動一次。這就是“太陽5分鐘振動”。這種振動的規模很大，即在任何時刻，太陽表面上都有三分之二的區域在作這種振動。在1000—50000千米範圍內，振動的步調基本一致（同時起落），即一股氣流同時冉冉上升，另一些氣流同時徐徐下降。其景象猶如浩瀚的大海，其間的每一個“波濤”縱橫約1000—50000千米，上下達25千米。後來發現，太陽震動不只有5分鐘的週期，還有7分鐘、160分鐘以上的多種震盪週期，震盪引起的大氣速度約為1km/s。分析認為這種震盪是太陽大氣中的聲波和重力波的現象，並認為這種震盪是太陽整體的震動，稱之為“日震”。（據百度百科）所謂聲波引起的振動就是聲波共振，就是說，日震也是一種共振現象。由此可見，太陽也是一個充滿了共振的世界。

共振也可以產生熱效應。尤其是發生在紅外波段和微波波段的共振，熱效應會更加顯著。發明了聲波加熱器的紐西蘭的薩克斯管演奏者彼得•戴維在一次乘坐飛機時發現，飛機由跑道升到空中的過程中，會經歷機艙共振的階段，那時，手摸機艙壁的他感到機艙在發熱。於是他意識到，每個物體都有自己的共振頻率，而且在共振情況下會發熱。思想敏銳的他覺得這個現象很有意思，用共振加熱應該可以。之後，戴維利用這個現象製造了各種型別的加熱器，還有聲音共振蒸汽機。他發明的聲音加熱器熱效率達2000%，被認為是激發出了真空零點能。（嶽明，2009）發生在太陽上的各種共振同樣可以加熱太陽大氣，使太陽發光發熱，產生各種輻射。比如在太陽臺風即黑子、太陽龍捲風即日珥、日冕物質拋射過程中，等離子體迴旋共振導致的太陽大氣的快速旋轉和強烈摩擦，會使太陽大氣的電離度增高，產生更多的等離子體，釋放更大的能量。同時，快速旋轉和摩擦也會產生巨大熱量，從而加熱太陽大氣，釋放出更多光能。

因此，太陽能量也是電磁能、核聚變能、共振能（真空零點能）三位一體的能量機制。而其中，共振能的貢獻可能是最大的。

共振是自然界存在的天然地放大訊號、增強能量的機制，是具有超常效率、超常效能的機制，因為這個過程有真空零點能被激發出來。

（未完待續，接下篇）