天文科普:太陽(yáng)發(fā)出詭異的微笑,這預示著(zhù)什么?
來(lái)源:時(shí)空通訊
發(fā)布時(shí)間:2023-02-20
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你見(jiàn)過(guò)太陽(yáng)發(fā)笑嗎?現在就展示給你一張太陽(yáng)發(fā)笑的實(shí)拍照片:

這是NASA的太陽(yáng)動(dòng)力學(xué)天文臺用衛星于2022年10月26日捕捉到的,29日發(fā)表在美英的許多媒體和科學(xué)網(wǎng)站上。這個(gè)“微笑”看起來(lái)很形象,但仔細看卻透露出詭異。那么這個(gè)微笑到底預示著(zhù)什么呢?

我們知道,太陽(yáng)是太陽(yáng)系唯一的恒星,相對地球等行星是個(gè)巨無(wú)霸,它直徑有139.2萬(wàn)千米,質(zhì)量占有了整個(gè)太陽(yáng)系的99.86%。也就是說(shuō)太陽(yáng)系的八大行星、數百顆衛星、還有矮行星、小行星、彗星、塵埃等加起來(lái)質(zhì)量也只占有0.14%。

巨大的體積和質(zhì)量,使太陽(yáng)核心具有極高的溫度和壓力,極端條件導致氫原子被剝離了外層電子,氫核被擠壓在一起不斷的融合成氦核,這就是所謂的核聚變。核聚變過(guò)程有約0.7%的質(zhì)量損失,轉化為巨大能量,以電磁輻射的方式發(fā)射出來(lái),讓整個(gè)太陽(yáng)成為一個(gè)巨大的火球。

這個(gè)巨大的火球分為6個(gè)層次,從核心算起,有核反應區、輻射層、對流層、光球層、色球層、日冕層,后面三個(gè)層次統稱(chēng)為太陽(yáng)的大氣層。

核反應區占據了整個(gè)太陽(yáng)半徑的25%,也就是核心約35萬(wàn)千米直徑的球心,是核聚變反應區,這里的溫度高達1500K,壓力達到3000億個(gè)大氣壓,高溫和高壓迫使氫核聚變持續進(jìn)行,每秒鐘有6億噸的氫轉化為5.958億噸的氦,損失的420萬(wàn)噸質(zhì)量轉化為能量。

這個(gè)能量是巨大的,根據愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程E=MC^2計算,太陽(yáng)每秒鐘釋放的能量達到3.78*10^26J,相當于9億億噸炸藥同時(shí)爆炸釋放的能量,也就是7萬(wàn)億顆廣島原子彈同時(shí)爆炸釋放的能量。

這些能量到哪里去了呢,就是逐步從太陽(yáng)核心,不斷向太陽(yáng)表面傳遞,最終釋放到了太空中。這個(gè)過(guò)程很復雜,最初的能量是以最高級別的電磁輻射γ射線(xiàn)發(fā)出的,經(jīng)過(guò)約42萬(wàn)千米厚的輻射區,到達對流層;再經(jīng)過(guò)約十幾萬(wàn)千米的對流層到達光球層。

我們知道電磁輻射能量從高到低的排列順序是:γ射線(xiàn)、X射線(xiàn)、紫外線(xiàn)、可見(jiàn)光、無(wú)線(xiàn)電波,因此太陽(yáng)的電磁輻射從核心到太陽(yáng)表面能量會(huì )不斷衰減,到達光球層,就更多以可見(jiàn)光的形式發(fā)出了,這也是我們能夠看到光芒四射的太陽(yáng)的原因。

光球層很薄,只有約500千米,是一層不透明的氣體薄層,但它確定了太陽(yáng)有一個(gè)清晰的邊界,人眼能看到太陽(yáng)的所有可見(jiàn)光都是從這一層發(fā)射出來(lái)。

在光球層的上方,則是厚度約2000千米的色球層,由于這里的可見(jiàn)光極少,只有光球層的約1%,因此人眼一般看不到這個(gè)層次,只有在全日食發(fā)生時(shí)有那么短短瞬間,光球的明亮光線(xiàn)被完全遮掩時(shí),人們可在日冕邊緣看到一圈狹窄的玫瑰紅色,那就是色球層。

色球層上面就是日冕層了,這是太陽(yáng)大氣的最外層,厚度達到數百萬(wàn)公里。這里的大氣較為稀薄,粒子密度約為10^15/m^3,約是地表大氣的2.7億分之一,但溫度奇高,可達數百萬(wàn)度。

太陽(yáng)核聚變的電磁輻射從核心層到光球層,能量是層層遞減,電磁波譜峰值由核心區的伽馬射線(xiàn),到輻射區的X射線(xiàn),逐步過(guò)渡到光球層的可見(jiàn)光,因此溫度也是層層遞減的,從核心層1500萬(wàn)K,到輻射層700萬(wàn)K~200萬(wàn)K,再到對流層200萬(wàn)~6000K,到了光球層,太陽(yáng)溫度就只有6000K~4000K了。

但奇怪的是,到了色球層,太陽(yáng)大氣的溫度反而升高,從4000K逐步上升到10萬(wàn)K,并過(guò)渡到100萬(wàn)K;到了最外邊的日冕層,溫度竟高達數百萬(wàn)K。這種奇怪現象一直困擾著(zhù)科學(xué)界,經(jīng)過(guò)多年觀(guān)測研究,已經(jīng)有許多理論來(lái)解釋這種現象,不過(guò)最終尚無(wú)定論。

人們正期盼著(zhù)NASA2017年發(fā)射的帕克太陽(yáng)能探測器,在2024年12月鉆入太陽(yáng)日冕層一探究竟,那時(shí)帕克探測器最近時(shí)距離太陽(yáng)表面只有600萬(wàn)公里,肯定會(huì )得到更多的數據和影像資料來(lái)揭示太陽(yáng)這個(gè)秘密。

那么,現在言歸正傳,太陽(yáng)那詭異的微笑是什么,又預示著(zhù)什么呢?

簡(jiǎn)單的說(shuō),那只是太陽(yáng)表面的一些暗斑。就像人臉并不完美,會(huì )有許多大大小小的斑痕一樣,太陽(yáng)也并非我們肉眼看到的那樣潔白無(wú)瑕,只不過(guò)是被耀眼的明亮掩蓋了一切。太陽(yáng)這個(gè)巨大的等離子球,表面風(fēng)起云涌,還不斷的產(chǎn)生一個(gè)個(gè)“洞”,這些“洞”千奇百怪隨機出現。

而NASA發(fā)布的那張太陽(yáng)笑臉,只不過(guò)是這些“洞”的一次偶然隨機組合,且正好對著(zhù)地球而已。

這些“洞”被科學(xué)家們稱(chēng)為日冕洞,從日冕洞中會(huì )噴射出高溫帶電等離子物質(zhì),以時(shí)速200萬(wàn)千米甚至更高的速度涌入太空,這就是太陽(yáng)風(fēng),這些太陽(yáng)風(fēng)有時(shí)候速度高達800 ~1000千米每秒,當這些日冕洞正對著(zhù)地球時(shí),這些帶電粒子就會(huì )在三到四天來(lái)到地球,對地球環(huán)境造成影響。

至于會(huì )有多大影響,就要看太陽(yáng)這種“微笑”的“眼睛”或“嘴巴”有多大了,也就是說(shuō)這個(gè)日冕洞越大,噴射出的等離子物質(zhì)就越多,對地球環(huán)境影響就越大。

天文學(xué)家們預測,太陽(yáng)這次“微笑”噴射出的帶電離子風(fēng)會(huì )在三天左右撞入地球磁場(chǎng),可能會(huì )引起一場(chǎng)小型磁暴,擾亂在軌衛星的運行,還會(huì )給地面電網(wǎng)帶來(lái)一些波動(dòng)??梢?jiàn)太陽(yáng)這次“微笑”雖然詭異,但只是開(kāi)一個(gè)善意的玩笑,逗逗人類(lèi)而已。

為此,時(shí)空通訊杜撰一個(gè)諺語(yǔ):“太陽(yáng)一發(fā)笑,人類(lèi)嚇一跳”。這里我并未夸張,因為人類(lèi)看到太陽(yáng)“發(fā)笑”實(shí)際上就是冕洞正對著(zhù)地球,其噴射的高能高速物質(zhì)在三四天就會(huì )到達地球,人類(lèi)的許多帶電基礎設施就有可能受損。

而太陽(yáng)耀斑,比冕洞的力量就大多了,我把它形容為“太陽(yáng)一發(fā)怒,地球hold不住”。2022年2月份,一個(gè)耀斑導致的太陽(yáng)風(fēng)就給了地球一個(gè)下馬威:1月29日,美國太空天氣預報中心探測到一次強烈的太陽(yáng)耀斑活動(dòng),并預測太陽(yáng)拋射出的物質(zhì)和能量在2月1日到達地球,可能引發(fā)較強地磁暴,這種地磁暴可能持續數天。

人們弄不清楚馬斯克為啥還要在2月3日“頂風(fēng)作案”,冒著(zhù)可能發(fā)生的地磁暴發(fā)射星鏈衛星,或許這位有鋼鐵俠稱(chēng)號的科技狂人太過(guò)自信,結果大自然規律毫不留情的給了他一個(gè)大大的教訓,馬斯克這次發(fā)射的49顆星鏈衛星被強勁的地磁暴毀滅了40顆。

但總體上,太陽(yáng)在人類(lèi)出現的數十萬(wàn)年以來(lái),還是溫和和善意的,既沒(méi)有大笑也沒(méi)有大哭,甚至沒(méi)有任何傷風(fēng)感冒,更沒(méi)有大怒。我們試想一下,太陽(yáng)如果某一天突然大怒,拋射出一大塊物質(zhì)朝著(zhù)地球飛來(lái),人類(lèi)以及所有地球生態(tài)很可能就玩完了。

太陽(yáng)太大了,地球只是太陽(yáng)質(zhì)量的33萬(wàn)分之一,體積的130萬(wàn)分之一。地球在太陽(yáng)身邊,就像一粒油菜籽呆在一只籃球邊上,如果這只籃球正好對著(zhù)這粒油菜籽漏了點(diǎn)氣,這粒油菜籽就有可能被噴沒(méi)了。

所以,科學(xué)家們不但擔憂(yōu)太陽(yáng)“發(fā)笑”,更擔憂(yōu)太陽(yáng)“發(fā)怒”。一直以來(lái),科學(xué)家們都努力研究著(zhù)太陽(yáng)的性格,制造了各種各樣的觀(guān)測太陽(yáng)望遠鏡,發(fā)射了許多太陽(yáng)觀(guān)測衛星,就是為了弄清太陽(yáng)的活動(dòng)機制,能夠更早的預知太陽(yáng)可能發(fā)生的變化,規避太陽(yáng)帶來(lái)的災難。

太陽(yáng)啊,既孕育和呵護了生命,也可能有一天摧毀生命,它的一笑一顰都牽動(dòng)著(zhù)人類(lèi)和生態(tài)萬(wàn)物的生死存亡。人類(lèi)目前的文明程度還較低,科技水平也較低,如果太陽(yáng)真的發(fā)起了大脾氣,人類(lèi)還完全無(wú)力應對。

因此,我們只能祈禱太陽(yáng)像過(guò)去一樣,繼續著(zhù)溫和與善意,讓太陽(yáng)系唯一的人類(lèi)文明得以更長(cháng)久的延續。

一些科學(xué)家認為,如果大自然和人類(lèi)自己能夠給自己200年發(fā)展空間,人類(lèi)整體將發(fā)展到宇宙一級文明層次,這種文明叫母星級文明,那時(shí)人類(lèi)將再也不懼怕來(lái)自地球的各種災難;如果能夠延續5000年,人類(lèi)整體將發(fā)展到二級文明層次,這種文明叫恒星級文明,人類(lèi)將可以完全控制和利用太陽(yáng)能量,再也不懼怕太陽(yáng)發(fā)怒了。



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