书城科普最佳课堂:宇宙探谜
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第38章 宇宙岛(2)

著名的科学家开普勒最早注意到这一现象。不久,德国的提丢斯还计算出了这颗行星距离太阳的天文单位,柏林天文台台长波得还计算出了这颗行星绕太阳一周的时间。许多科学家对这件事都产生了极大的兴趣并进行研究,但没有什么结果。

19世纪初,意大利西西里岛天文台台长皮亚齐在观察金牛星座时,意外地发现了一颗从未见过的星星。经计算,它与人们所要寻找的行星相仿,便给它起了个名字——色列斯。

色列斯明显比太阳系的其他行星小,它的直径有700多公里,是地球直径的1/16。人们又继续搜索,1802年3月,德国医生奥伯斯发现了第二颗小行星智神星,1804年,德国天文学家哈丁顿发现第三颗小行星婚神星,1807年,奥伯斯又发现了第四颗小行星灶神星。后来人们又在这里陆续发现了许多小行星。

这么多小行星是从哪来的呢?1807年,奥伯斯就小行星的起源问题提出了一种假说,他认为在火星和木星之间原来有一颗大行星,后来不知什么原因爆炸了,那些小行星就是它爆炸的碎片。

美国天文学家柯伊伯则提出了碰撞说。他认为,这些小行星就是由行星之间碰撞之后产生的碎片。

以瑞典物理学家阿尔文、前苏联天文学家施米特为代表的一派则提出“成品说”。他们认为在太阳系形成初期,小行星与大行星一样,都是从原始星云中诞生的,其他大行星得到了完全的发育,这些小行星由于各种各样的原因没有成为大行星,而以半成品的散状形态遗留至今。

关于小行星的起源还有其他许多种假说,哪一种是正确的,还需要经过人们的进一步探索才能得到答案。太阳的极羽1997年3月9日发生在中国北方漠河的日全食,让每一位亲临现场的观众都大开眼界,就在那一瞬间,明亮的天空被一道黑幕合上,太阳被月影完全遮掩,此时,人们惊异地看到了“黑太阳”周围一团白色的光圈,而且,在太阳的上下两极地区,这层光圈内竟排列着一道道放散状羽毛样的东西。那么,太阳怎么会生出“羽毛”呢?

这要先从日冕说起。在日全食发生时,平时看不到的太阳大气层就暴露出来了,它就是日冕。日冕可从太阳色球边缘向外延伸到几个太阳半径处,甚至更远。人们曾形容它像神像上的光圈,它比太阳本身更白,外面的部分带有天穹的蓝色。

现在科学家已经知道,日冕由很稀薄的完全电离的等离子体组成,其中主要是质子、高度电离的离子和高速运动的自由电子。日冕的形状是有变化的。人们通过观察发现,自19世纪末以来,日冕的形态随太阳黑子活动的周期(约11.2年)在两个极端的尖型里变化。在太阳活动极盛时期,日冕的形状是明亮的、有规则的,近于圆形,精细结构(比如极羽)并不显著。可是在太阳活动的极衰时期,就其整体来说,日冕没有那样明亮;但在日面赤道附近,日冕的光芒底层却在扩大,上面分成丝楼,呈刀剑状伸向几倍太阳直径那样远的地方。有人于1848年在高山上观测一次极衰期的日全食,看见这些光芒伸长到离日面1500万千米以外的地方。除了上述特征之外,极衰期的日冕往往在两极表现出一种像刷子上的一簇簇羽毛样的结构,人们叫它极羽。

极羽现已被科学家们归纳为日冕中比背景更亮的两种延伸结构之一,出现在日面的两极区域。它的性质人们还未完全弄清,一般认为,聚集在太阳极区的日冕等离于气体,由起着侧壁作用的磁场维持其流体静力学平衡,并因此形成极羽。极羽的形状酷似磁石两极附近的铁屑组成的图案,这种沿着磁力线的分布说明太阳有极性磁场,并可据此画出太阳的偶极磁场来。木星会是第二个太阳吗在太阳系的行星中,体积最大的就是木星了,它是地球体积的上千倍,它还有一个直到最近才被发现的不同于其它行星的特点,它居然是一颗能发光的行星。在人们的认识中,太阳系中的行星不具备发光能力,是靠反射太阳的光线而发光的。近些年来,人们通过对木星的研究,证实木星正在向周围的宇宙空间释放巨大的能量,而它释放的能量是从太阳那里所获得的能量的两倍。这说明木星释放的能量有一半来自它的内部。

“先驱者10号”和“先驱者11号”宇宙飞船探测的结果表明,木星是一个由液态氮构成的星球,它同太阳一样,没有坚硬的外壳,它释放能量主要是通过对流形式来实现的。前苏联科学家苏奇科夫和萨利姆齐巴罗夫在1982年发表文章认为,木星的核心温度高达28万℃,正在进行热核反应。木星除把自己的引力能转换成热能外,还不断蓄积太阳放出的能量。这就使它的能量越来越大,且越来越热,并保证了它现在的亮度。观察发现,由于木星向周围空间释放热能,已融化了离它最近的卫星——木卫一上的冰层。

就木星的发展趋势来看,它很可能成为太阳系中与太阳分庭抗礼的第二颗恒星。据研究,30亿年以后,太阳就到了它的晚年,到那时,木星很可能取而代之。

当然有许多人持反对意见,因为他们认为:虽然木星的个头最大,也开始释放能量,但它终究是一个行星,它的体积太小质量也不够大。恒星一般都是熊熊燃烧的气体球,木星却是由液体状态的氢组成的。尽管木星也能发光,但与恒星相比,就算不得什么了。所以有人说,木星不是严格意义上的行星,更不是严格意义上的恒星,而是处在行星和恒星之间的特殊天体。太阳自转之谜15世纪时,人们普遍认为,地球由于自转引起了按一定周期变化的昼与夜的交替,并且太阳系内许多其他行星也都存在着自转现象。但对于太阳系的主要成员是否也有自转还不敢肯定。

1612年,伽利略发表了关于太阳黑子的活动记录,其中又发现黑子位置并非固定不变,也发现了太阳确实有自转。伽利略估计,“太阳自转周期大约为一个太阳月”,德国数学教授沙伊纳也曾有过类似的观测。

到19世纪中叶,英国天文爱好者卡林顿对太阳黑子和太阳自转周期进行了详细观察,由于太阳不是一个固体球,而是气体球,因而它的各个部分自转是不同的,这是卡林顿的发现。

太阳自转周期随纬度不同而变化,赤道地区自转周期为25天,纬度为40度的地区自转周期为27天,80度地区为35天,太阳自转的平均一周期为25.4天,在地球上测量太阳的自转周期平均为27.3天。

太阳自转除了因纬度变化而不同外,自转速度也是不均匀的。在20世纪初时,人们测定太阳自转速度的变化差不多是太阳自转平均速度的1/4000。1970年,有些科学家还提出,太阳的自转速度每天都在变化,它的变化速度是在一个极大值与极小值之间,这似乎令人感到难以解释。

研究太阳自转还包括太阳大气层的自转问题。一般来说,在大气低层的自转情况也基本上随纬度而变化,在大气中上层的自转没有什么明显变化。此外,太阳自转还涉及到太阳黑子的分布问题。这些研究还是初步的,还有许多问题需要进一步研究。太阳对地球有哪些影响谁都知道太阳对地球气候的影响是由于地球绕太阳公转,同时又绕自身极轴自转而造成的,但太阳对地球的其它影响你知道吗?

19世纪时,著名天文学家赫歇尔指出地球雨量多少与太阳黑子有关。异常的降水或天气冷暖都与太阳黑子活动周期有关。

近年,科学家玛莎·亚当斯提出了一个惊人的观点:太阳是引发地震的原因。她指出,当太阳产生耀斑时,温度高达2000万度,爆发能量相当于百万吨级的氢弹。耀斑发射辐射能,电磁场携带高能粒子冲击地球,会使地壳的许多岩石产生受压放电和伸缩现象,使积聚着巨大能力的断层发生共振,导致地壳板块发生断裂、错动或滑移,引发地震。但玛莎的观点还没有足够的统计资料证明。

太阳活动除了影响地球生物节律变化外,有人指出,它还对人类的创造活动有着极大的影响。苏联科学家伊德利斯曾指出,牛顿、库仑、法拉第等著名科学家一生有很多重要发现和发明,如果把他们的活动列表,就会发现一个周期,大小恰为11.1年,基本上和太阳活动周期等同。有些人还列出一些艺术家的创造活动,如著名音乐家肖邦的两首钢琴协奏曲、门德尔松的《苏格兰交响曲》、贝里尼的《诺匀玛》和《梦游者》等作品都是在1829-1830年间完成的,而1830年正是太阳活动高峰期。

针对上述奇妙现象,一些科学家解释说,强烈的太阳活动对人的神经系统有影响,这是因为它影响地球的磁场而造成的。也有人认为,地球的土壤和岩石内存在一些放射性元素氡,它对人的影响很大。当太阳活动剧烈时,特别是耀斑的爆发常使大气中放射性的氡含量增加,激发了人的创造力。但这种猜测受到许多人的怀疑。