天文常識1001條
第四章 我們的生命之燈——太陽(yáng)
183 太陽(yáng)是一顆十分普通的恒星。太陽(yáng)只是浩瀚宇宙中無(wú)數恒星中的一顆，很多恒星與太陽(yáng)類(lèi)似，但也有一些恒星較之太陽(yáng)而言或大或小，或冷或熱?？傊?yáng)是恒星中適中的一顆。
184 太陽(yáng)從東方升起，從西方落下，這樣的情況一年只有兩天。問(wèn)一個(gè)人早上太陽(yáng)從哪兒升起，他或者她通常會(huì )回答：從東方升起。同樣他或者她通常也會(huì )說(shuō)：晚上太陽(yáng)從西方落下。事實(shí)上，一年中只有兩天，太陽(yáng)是從正東方升起，從正西方落下，即春分和秋分。從春分到秋分，生活在北半球的人看到太陽(yáng)從東偏北的地方升起，從西偏北的地方落下。在夏至時(shí)這種現象尤為明顯，太陽(yáng)從東偏北最大的方向升起，從西偏北最大的方向落下。從秋分到春分，生活在北半球的人看到太陽(yáng)從東偏南的地方升起，從西偏南的地方落下。在冬至時(shí)這種現象尤為明顯，太陽(yáng)向南偏離得最遠。生活在南半球的人看到的情形與我們正好相反。
185 太陽(yáng)在黃道上運動(dòng)一周的過(guò)程就是我們經(jīng)歷一年的過(guò)程。正如一年中太陽(yáng)的升降方向不斷變化一樣，每天同一時(shí)刻太陽(yáng)在天空中的位置一年中也不斷變化。夏至日，當太陽(yáng)從東偏北最大的方向升起，從西偏北最大的方向落下，太陽(yáng)在天空中走過(guò)了一年中最長(cháng)，最高的軌道，因此夏至日是一年中白天最長(cháng)的一天。相反，在冬至日，當太陽(yáng)從東偏南最大的方向升起，從西偏南最大的方向落下，太陽(yáng)在天空中走過(guò)了一年中最短，最低的軌道，因此冬至日是一年中白天最短的一天。在春分和秋分日，太陽(yáng)走過(guò)了長(cháng)短，高低適中的軌道，因此這兩天晝、夜一樣長(cháng)。
186 春分和秋分是由單詞“equinox”翻譯過(guò)來(lái)的。“equinox”來(lái)自拉丁語(yǔ)，意思是“相等的夜晚”?，F在的意思與此略有不同，它也用來(lái)指一年中晝夜相等的那兩天。
187 夏至和冬至是由單詞“solstice”翻譯過(guò)來(lái)的。“solstice”來(lái)自拉丁語(yǔ)，字面意思是“太陽(yáng)停止不動(dòng)”。這需要解釋一下，每個(gè)人都知道太陽(yáng)不可能在天空停止不動(dòng)，這里的“solstice”是指這樣一個(gè)現象：每年從冬至到夏至，太陽(yáng)一天內在天空中的軌跡越來(lái)越長(cháng)，越來(lái)越高，
到夏至時(shí)，太陽(yáng)在天空中的軌道達到最長(cháng)，最高，即太陽(yáng)往北的運動(dòng)趨勢停止了。與此類(lèi)似，每年從夏至到冬至，太陽(yáng)一天內在天空中的軌跡越來(lái)越短，越來(lái)越低，到冬至時(shí)，太陽(yáng)在天空中的軌道達到最短，最低，即太陽(yáng)往南的運動(dòng)趨勢停止了。
188 許多文明都與太陽(yáng)在天空中的位置和軌跡密切相關(guān)。在索爾茲伯里平原上，在新石器時(shí)代豎立的史前巨石柱至今已有三千多年的歷史。今天，這些史前巨石柱仍然十分準確的標志出太陽(yáng)在分點(diǎn)和至點(diǎn)升起及落下的方向。一千年前，有個(gè)本土的美洲人定居點(diǎn)科胡基亞，在密西西比河岸靠近今天圣路易斯的地方。今天科學(xué)家在那里的地面上發(fā)現這兒曾有一圈木樁。直到今天，霍皮人（美國亞利桑那州東南部印第安村莊居民）和安第斯山脈的土著(zhù)人仍用平頂山和山峰記錄下太陽(yáng)升起及落下的方向。他們之所以這樣做，實(shí)際和精神上的原因都有。太陽(yáng)在天空中位置的變化即反應了天歷，又告知人們何時(shí)耕種，何時(shí)收割以及何時(shí)舉行重大的宗教儀式。
189 太陽(yáng)的軌跡在天空中的變化是由于地球自轉軸的傾斜造成的。當地球繞太陽(yáng)公轉時(shí)，地軸始終與軌道面保持傾斜。在夏至日的北半球，傾斜軸偏向太陽(yáng)，因此太陽(yáng)在天空中的軌道達到最高。六個(gè)月后，在北半球，傾斜軸偏離太陽(yáng)，太陽(yáng)在天空中的軌道達到最低。而在春分和秋分日，傾斜軸即不偏向太陽(yáng)又不偏離太陽(yáng)，所以太陽(yáng)在天空中的軌道高低適中。
190 以地球為標準，太陽(yáng)比地球大的多。我們見(jiàn)到的太陽(yáng)，直徑有864,000英里，如果把太陽(yáng)比作一個(gè)金魚(yú)缸，則需要1，000，000顆地球大小的大理石才能填滿(mǎn)。
191 太陽(yáng)的化學(xué)成分十分簡(jiǎn)單。太陽(yáng)包含了宇宙中所存在的大部分元素，但太陽(yáng)主要是由最簡(jiǎn)單的元素氫組成。實(shí)際上，氫和氦組成了太陽(yáng)質(zhì)量的99.9％，其它的氧、碳、氮、鐵等元素只占0.1％。
192 我們見(jiàn)到的太陽(yáng)的表面實(shí)際并不是一個(gè)面。在我們看來(lái)，太陽(yáng)似乎有一個(gè)固體的表面，并且有一個(gè)可測的邊界。真實(shí)情況是：太陽(yáng)是一個(gè)由氣體組成的球體，沒(méi)有固體的表面。我們看到的邊界，只是由于在那兒，太陽(yáng)氣體的密度下降到使光透明的程度。在這個(gè)密度之上，太陽(yáng)是不透明的，因此我們看不到太陽(yáng)內部。雖然我們現在了解到這些，但天文學(xué)家仍然把這一不透明的邊界當作太陽(yáng)的“表面”，稱(chēng)作光球層。顧名思義，在光球層內，太陽(yáng)放出的光子可以最終到達我們的眼睛。
193 太陽(yáng)中心看起來(lái)要比邊緣亮。這一現象稱(chēng)作暗暈，是由于我們看的太陽(yáng)中心比邊緣更厚，并且溫度也更高。
194 太陽(yáng)的顏色可以告訴我們它的表面溫度。如果我們把一根鐵絲伸進(jìn)火爐里，燒幾分鐘
后拿出來(lái)，會(huì )發(fā)現它發(fā)出暗紅色的光。此時(shí)測量它的輻射溫度，大約5，000華攝氏度。如果我們把它放進(jìn)火爐多幾分鐘，再拿出來(lái)，發(fā)現它發(fā)出亮黃色的光。此時(shí)測量它的輻射溫度，大約11，000華攝氏度。此時(shí)鐵絲的顏色與太陽(yáng)十分接近，太陽(yáng)表面的溫度也大約是11，000華攝氏度。與此類(lèi)似，其它恒星的顏色也暗示出各自的表面溫度。如紅星溫度較低，藍、白星溫度極高。
195 太陽(yáng)表面是有斑點(diǎn)的。望遠鏡觀(guān)測的圖像顯示，太陽(yáng)的斑點(diǎn)好像鑲入水泥地上的鵝卵石一樣。這是因為我們看到許多氣體單元的頂部，這些亮的區域與德克薩斯州大小相仿，是熱氣流噴射上升的區域。而暗區域是冷氣流下沉的區域。因為表面斑點(diǎn)的現象與米湯相似，我們又稱(chēng)其為粒狀亮斑。
196 太陽(yáng)的斑點(diǎn)聚成一團。通過(guò)研究太陽(yáng)表面的大尺度運動(dòng)，我們得出：斑點(diǎn)聚成巨大的、粗糙的多邊形區域。物質(zhì)常從區域中心涌出，向各個(gè)方向流動(dòng)，在邊緣又沉落。該區域常延綿到20，000英里，我們又把它叫作超大斑點(diǎn)。
197 太陽(yáng)表面還有黑子。中國的天文學(xué)者早在公元前兩個(gè)世紀就記錄下太陽(yáng)表面的黑子。而在西方，1800年后才由伽利略通過(guò)望遠鏡觀(guān)測到黑子。我們今天已經(jīng)知道，黑子是太陽(yáng)表面有強磁場(chǎng)限制和熱氣體減速的地方。氣體減速導致溫度下降，這一區域就更暗，這是對比而言的。如果我們把黑子挖下來(lái)，放到夜空中，它將比最亮的星還亮。黑子中央黑影部分被稱(chēng)作暗影，黑子周?chē)^濃的淺灰區叫作半影。
198 黑子的出現、消失有周期性。在十九世紀中葉，一個(gè)業(yè)余天文學(xué)家Samuel Heinrich Schwabe 發(fā)現太陽(yáng)表面的黑子數不是常數，而是由少到多又到少，有個(gè)周期。平均下來(lái)大約11年一個(gè)循環(huán)。最初，黑子出現在每個(gè)半球緯度30度的地方，接著(zhù)黑子增多，向赤道蔓延。最后黑子變少，在緯度5度的地方消失，如此周而復始。最近一次的黑子最多時(shí)是2001年，預計下一次在2012年。
199 黑子成對出現。因為黑子是自然磁場(chǎng)形成的，而自然界的磁場(chǎng)成對出現，因此黑子也成對出現。若一個(gè)黑子是正極，那么另一個(gè)為負極，正如磁鐵的兩端。我們可以把黑子對看作放在太陽(yáng)表面的蹄形磁鐵。
200 黑子常聚成一團，整體上表現出磁性。這些團簇可以由兩對或更多的黑子組成。如果團簇的一端是一極，相對的一端是另一極。如果太陽(yáng)的北半球是正極，則在南半球的一端為負極。
201 太陽(yáng)的磁極在每個(gè)黑子周期顛倒一次。每11年，太陽(yáng)的兩極磁性顛倒，整個(gè)太陽(yáng)的磁性也隨之顛倒。因此，從磁性的角度來(lái)考慮，黑子周期應為22年而不是11年。
202 黑子可以很大。很多黑子達到了地球大小，黑子團簇能在太陽(yáng)表面綿延100，000英里。
203 部分人認為太陽(yáng)黑子數量的變化能影響地球的氣候。天文歷史記錄顯示：從1645到1715年間，黑子數量相對較少。氣象記錄顯示：同一時(shí)期歐洲大部分地區的冬天更長(cháng)。這能說(shuō)明問(wèn)題嗎？另有一些人，據稱(chēng)也找到樹(shù)木年輪與太陽(yáng)黑子周期的相關(guān)性。
204 最近科學(xué)家似乎發(fā)現了太陽(yáng)黑子對氣候的影響。斯坦福大學(xué)的Sallie Baliunis博士找到了依據：太陽(yáng)黑子數與太陽(yáng)釋放出的總能量有關(guān)，進(jìn)而影響到地球的氣候。值得一提的是統計數據有偶然性，并被諸多因素所影響，因此不能提供直接的證據。當提到諸如太陽(yáng)，地球氣候等復雜問(wèn)題時(shí)，統計數據都應該被深入研究。
205 日震。最近我們發(fā)現太陽(yáng)表面的震動(dòng)與鬧鈴或銅鑼的震動(dòng)相似。太陽(yáng)表面能以幾百天文學(xué)家了解了太陽(yáng)的內部，類(lèi)似于通過(guò)研究地震來(lái)研究地球內部結構。為了繼續研究太陽(yáng)的震動(dòng)，1995年建立了全球聯(lián)合觀(guān)測震動(dòng)網(wǎng)絡(luò )工作組，用分布在全球的6架望遠鏡連續的觀(guān)測太陽(yáng)的震動(dòng)。
206 太陽(yáng)表面經(jīng)常發(fā)生強烈的爆炸。這種爆炸就是我們看到的耀斑，能在短短幾秒內釋放出上百萬(wàn)顆原子彈的能量。當耀斑發(fā)生時(shí)，太陽(yáng)的大氣層會(huì )被吹出一個(gè)巨大的洞，并發(fā)出十分強烈的光、電磁波，高能X射線(xiàn)及數以百億計的帶電粒子，這種現象被稱(chēng)作太陽(yáng)風(fēng)。當太陽(yáng)黑子最活躍時(shí)，耀斑和太陽(yáng)風(fēng)也發(fā)生的最頻繁最劇烈。
207 耀斑能引發(fā)地球上一些有趣的現象。從太陽(yáng)吹向地球的帶電粒子在幾天內到達地球，這些粒子被地球磁場(chǎng)俘獲，最后以幾萬(wàn)英里每秒的速度墜向大氣層，其結果產(chǎn)生了地磁暴；干擾地球的磁場(chǎng)，使指南針不停擺動(dòng)，對廣播也有影響；使輸電線(xiàn)的斷路開(kāi)關(guān)受損；使地球兩極出現極光。
208 我們所見(jiàn)的南、北極光是地球大氣與太陽(yáng)大氣接觸的結果。當太陽(yáng)風(fēng)吹出的帶電粒子到達地球時(shí)，它們與地球周?chē)驼ㄈ︼灎畹木薮蟠艌?chǎng)相作用，地球磁場(chǎng)使這些粒子改變方向并引導它們落到地磁場(chǎng)的南北兩極，以接近光速的速度與地球的外大氣層，撞向我們頭上數英里的氧和氮原子，當碰撞發(fā)生時(shí)，這些空氣中的原子將會(huì )發(fā)光，這即是我們說(shuō)的南極光和北極光。
209 極光有不同的種類(lèi)和顏色。有時(shí)極光看起來(lái)是無(wú)定形的粉紅色，在天空中一閃而過(guò)；有時(shí)極光看起來(lái)像窗簾或掛毯，在空中慢慢起伏，隨風(fēng)飄蕩；有時(shí)極光仿佛是從高處噴出的一條輻射線(xiàn)。極光可以是白色、暗紅色、桔黃色、綠色或藍色，這取決于帶電粒子自身的能量及撞擊的空氣中原子的種類(lèi)。極光有時(shí)僅僅持續幾分鐘，有時(shí)卻持續一整夜，這取決于太陽(yáng)風(fēng)的強度及持續時(shí)間的長(cháng)短。
210 民間傳說(shuō)給出了極光顏色的許多解釋。一些愛(ài)斯基摩部落認為極光是他們已故的祖先的靈魂在空中奔跑，用海象的頭骨玩一種球賽；在古老的中國，極光的扭曲好像天上的龍在打斗；維京人認為極光是黑暗天空中的火炬發(fā)出的光，指引新的靈魂到達瓦爾哈拉殿堂。
211 一年中沒(méi)有最適合看極光的時(shí)間。極光不會(huì )在一年中的特殊季節發(fā)生得更頻繁。因為它是由太陽(yáng)風(fēng)引起的，所以極光的周期和強度與太陽(yáng)黑子的活動(dòng)周期相關(guān)。當太陽(yáng)黑子活躍時(shí)，極光會(huì )更亮、發(fā)生更頻繁，當太陽(yáng)黑子不活躍時(shí)，極光出現的更少。下一次的黑子活躍期大概是2012年，屆時(shí)將可能有南、北極光。
212 南北極光并不是在南北極方向發(fā)生更頻繁。從太陽(yáng)發(fā)出的帶電粒子并不是被準確的引導到地球兩極，而是圍繞地磁的兩極成環(huán)帶狀，極光就經(jīng)常發(fā)生在這一環(huán)帶上。以北極光為例，包括阿拉斯加，加拿大北部到接近東南部的地區及北太平洋，還有斯堪的納維亞半島的北部，俄羅斯北部。從人造地球衛星上看，極光像是圍繞地球的一條光帶，有極光的區域能膨脹或壓縮，但在美洲大陸卻不一樣，在加勒比海地區等低緯度地區甚至也看到了極光，但這種現象畢竟很少。南極光經(jīng)常發(fā)生在南極洲大陸外的環(huán)帶上，因此不易被看到。
213 極光經(jīng)常在兩個(gè)半球同時(shí)發(fā)生。太陽(yáng)風(fēng)吹出的帶電粒子撞擊地球大氣層時(shí)，他們受磁場(chǎng)力作用，在南北磁極間運動(dòng)。這些粒子的速度極快，當他撞到阿拉斯加上空的氧原子，下一秒就已經(jīng)撞到了南極洲上空的氧原子。因此，極光常常同時(shí)出現在兩個(gè)半球，并且具有相同的形狀。
214 極光發(fā)生在離地面50至100英里的空中。正是在這樣的高度，從太陽(yáng)發(fā)出的帶電粒子最容易與大氣中的氧和氮原子發(fā)生碰撞。從太空中看，這一說(shuō)法是很有依據的。從宇航員偶然拍下的照片上看出，極光像是掛在地球上50英里高的窗簾。
215 一些其它的行星也有極光。一些有強磁場(chǎng)和大氣層的行星也有極光。哈勃空間望遠鏡的圖片顯示，土星和木星有極光。旅行者探測器的數據顯示，海王星、天王星很可能也有極光。
216 太陽(yáng)上的“一天”時(shí)間不一樣。與地球一樣，太陽(yáng)也有自轉，但跟地球不同的是太陽(yáng)不是固體，因此不同的緯度轉速不一樣，在太陽(yáng)赤道，轉一圈要25個(gè)地球日。緯度越高，轉速越慢，在靠近兩極的地方，轉一圈要約31個(gè)地球日。在地球上，在你南面的地點(diǎn)無(wú)論多久都在你的南面，但在太陽(yáng)上，這不成立。越靠近赤道，轉的越快，就會(huì )滑向東邊。這是流體的情形。
217 太陽(yáng)像是空間的一塊巨大的磁鐵。與地球類(lèi)似，太陽(yáng)內部好像有一個(gè)巨大的磁鐵，這磁鐵產(chǎn)生了巨大的磁場(chǎng)，在太空中綿延數億英里，并控制周?chē)鸁釟怏w的流動(dòng)。每隔11年，在黑子活動(dòng)周期的開(kāi)端，磁場(chǎng)南北極會(huì )顛倒一次，而太陽(yáng)自轉軸保持不變。
218 太陽(yáng)也有大氣層。在太陽(yáng)可見(jiàn)表面或光球層之外，有一個(gè)熾熱的帶電氣體組成的大氣。大氣的內層叫色球層，因為這一層有粉紅的顏色。色球層有7000英里厚，并且比光球層熱，溫度在11000華攝氏度到30000華攝氏度之間。
219 從望遠鏡中看去，色球層像是燃燒的大草原。色球層會(huì )射出巨大的熱氣流，叫日珥，橫跨500英里，高達1000英里。日珥數以百萬(wàn)計，像是從太陽(yáng)表面射出的火焰。太陽(yáng)變化的磁場(chǎng)使由帶電粒子組成的日珥像風(fēng)中搖擺的麥穗。讓人聯(lián)想到燃燒的大草原的景象。
220 色球層之外是太陽(yáng)的大氣外層。這一層又叫日冕，是由色球層頂部的帶電氣體組成的純白色區域。其內部是日珥從太陽(yáng)表面升起的舌頭狀的燃燒氣體的云，延展到數千英里。
221 天文學(xué)家用特殊的儀器去研究日冕的內部。這一特殊儀器就是食儀。它實(shí)際上就是一個(gè)用不透明的圓盤(pán)擋住光球層發(fā)出的強光的望遠鏡。這種儀器只能放在空氣干燥，大氣穩定的高山上。在這種環(huán)境下，科學(xué)家們看到了日珥的一部分。
222 日冕外部只能在更特殊的環(huán)境下觀(guān)測。這兒的光線(xiàn)更加黯淡，只有當日全食中，月亮擋住了太陽(yáng)光球層和日冕內部的光那一小會(huì )兒時(shí)間才能觀(guān)測。這也是為什么天文學(xué)家對日食感興趣的原因之一，讓天文學(xué)家有機會(huì )研究太陽(yáng)大氣。
223 地球是在太陽(yáng)的大氣中“游泳”。在日全食中，我們發(fā)現太陽(yáng)大氣有太陽(yáng)的數倍直徑那么厚，幾乎包含了整個(gè)太陽(yáng)系，所以這些行星，包括地球，在公轉時(shí)都是在太陽(yáng)的大氣層中運動(dòng)。這一關(guān)系在南北極光現象中得以體現。
224 一部分日冕的溫度達4，000，000華攝氏度。但你到那兒會(huì )被凍死。這好像自相矛盾。在此之前，我們必須先區別溫度和熱量。生活中我們常常把這兩個(gè)詞混為一談，認為熱量大就一定有更高的溫度，但到了太陽(yáng)大氣層，這就不適用了。因為組成日冕的氣體太稀薄了，比地球實(shí)驗室里制造的真空還稀薄。
現在我們提到物體的溫度，實(shí)際是指物體中原子或分子的平均運動(dòng)速度，速度越大溫度越高。但是熱量是指物體原子和分子的總能量。既然太陽(yáng)大氣的氣體如此稀薄，每立方米的原子很少，所以每立方米的熱量也很少，盡管其中原子的速度很快，溫度很高。因此盡管溫度很高，但在那兒仍會(huì )被凍死。
225 太陽(yáng)正在不斷的消耗自己。恒定的粒子流從太陽(yáng)中不斷噴出，即太陽(yáng)風(fēng)，遇到耀斑時(shí)，太陽(yáng)風(fēng)會(huì )加強。這些粒子落到地球上，其它行星上，及相鄰的恒星上。宇航員沒(méi)有感受到太陽(yáng)風(fēng)是因為其中的粒子太細小了。
226 某一天，太空船會(huì )在太陽(yáng)風(fēng)里航行。預言家已經(jīng)預見(jiàn)了薄的塑料口袋代替干洗袋的趨勢。我們可以想象，由鋁制的僅一個(gè)分子厚的太陽(yáng)船將會(huì )足夠大，足夠輕，能利用太陽(yáng)風(fēng)來(lái)航行。作為興趣閱讀，Arthur C. Clarke的短篇小說(shuō)《來(lái)自太陽(yáng)的風(fēng)》，這是關(guān)于從地球到月亮的第一次太陽(yáng)帆船競賽的故事。
227 太陽(yáng)和它的行星是同時(shí)誕生的。他們是46億年前一團巨大的氣體和塵埃形成的。在內部，重力逐漸結束了物質(zhì)的紊亂狀態(tài)，在氣團中心，溫度逐漸上升，到達一定高溫時(shí)，就形成了太陽(yáng)。一些小物質(zhì)團也形成了，并圍繞中心轉動(dòng)，這就是行星及彗星、各自的衛星。
228 太陽(yáng)經(jīng)過(guò)46億年，已經(jīng)有了很多變化。通過(guò)研究其它恒星，天文學(xué)家發(fā)現太陽(yáng)在幾十億年前比現在更冷，并且看起來(lái)呈桔黃色。早期的地球從太陽(yáng)那兒得到的光和熱要比現在少。經(jīng)過(guò)幾十億年，太陽(yáng)變成了現在的模樣——一顆黃色的穩定的恒星。
229 太陽(yáng)之所以穩定是因為它內部進(jìn)行的是平衡反應。太陽(yáng)每天是一樣的（除了黑子數量），既不會(huì )變大也不會(huì )變小。這是由于貫穿整個(gè)太陽(yáng)內部的平衡反應。重力是太陽(yáng)形成的第一個(gè)因素，它使氣體和塵埃坍塌。到一定時(shí)候，坍塌會(huì )停止，因為溫度到達某一點(diǎn)時(shí)，太陽(yáng)的核燃燒起來(lái)，產(chǎn)生巨大的熱壓力，與重力相平衡?，F在，太陽(yáng)內部每一點(diǎn)的壓力與重力都平衡，因此太陽(yáng)相當穩定。如果不是這樣，地球上的生物不會(huì )這么繁榮。
230 太陽(yáng)中心是相當熱的。太陽(yáng)表面溫度不冷，它內部的溫度更高，能接近3，000，000華攝氏度。
231 太陽(yáng)是空中的大型核電站，輻射出能量。太陽(yáng)通過(guò)核聚變反應輻射出大量能量，包括光線(xiàn)。地球上的核電廠(chǎng)是通過(guò)核裂變反應放出能量（如鈾變?yōu)楦?jiǎn)單的原子，并發(fā)出能量）。太陽(yáng)是通過(guò)合并簡(jiǎn)單的原子而放出能量?？茖W(xué)家更喜歡進(jìn)行聚變反應，因為聚變比裂變環(huán)保，不會(huì )放出放射性廢料。但科學(xué)家們一直還沒(méi)創(chuàng )造出能引發(fā)聚變反應的高溫。
232 太陽(yáng)創(chuàng )造能量是通過(guò)一個(gè)反應實(shí)現的。太陽(yáng)通過(guò)熔合宇宙中最豐富最簡(jiǎn)單的氫原子成為氦原子放出能量。在太陽(yáng)內部，每秒鐘有6億噸氫被轉化為氦，4百萬(wàn)噸物質(zhì)被轉換為能量，按愛(ài)因斯坦質(zhì)能關(guān)系E=m, E是放出的能量，m是損失的質(zhì)量，c是真空中的光速，由于光速很大，損失的質(zhì)量也大，每秒鐘放出的能量是一個(gè)天文數字。這些能量到達太陽(yáng)表面，以光和熱的形式發(fā)射出來(lái)，即太陽(yáng)輻射。
233 雖然太陽(yáng)產(chǎn)生了巨大的能量，但它仍然遵守一個(gè)宇宙中的質(zhì)量和能量守恒定律。這一定律是說(shuō)在任何的物理過(guò)程中，質(zhì)量與能量之和為常數，不管是蠟燭的燃燒還是恒星的輻射。太陽(yáng)產(chǎn)生了巨大的能量，同時(shí)也失去了等價(jià)的質(zhì)量。
234 太陽(yáng)內部漆黑一片。雖然體太陽(yáng)光十分耀眼，但它內部卻不能產(chǎn)生光。因為太陽(yáng)內部核反應產(chǎn)生的能量太高，是由伽馬射線(xiàn)的形式傳向外部，但人眼看不到伽馬射線(xiàn)。所以如果我們能看到太陽(yáng)內部，那將會(huì )是一片黑暗。
伽馬射線(xiàn)傳向太陽(yáng)表面的過(guò)程中，逐漸變?yōu)榭梢?jiàn)光，到達光球層后，穿過(guò)宇宙空間最后進(jìn)入我們眼睛。
235 一旦輻射離開(kāi)太陽(yáng)，將傳播的非?？?，但……一旦可見(jiàn)光到達光球層，將再8分20秒內穿過(guò)93，000，000英里到達地球。因為我們的宇宙十分空曠，沒(méi)有阻擋。但太陽(yáng)內部，對輻射是不透明的，太陽(yáng)中心核反應產(chǎn)生的伽馬射線(xiàn)要經(jīng)過(guò)成千上萬(wàn)年才能從太陽(yáng)內部傳到光球層，并變?yōu)榭梢?jiàn)光。雖然最后93，000，000英里只要8分20秒，但最初的幾萬(wàn)英里卻花了很長(cháng)時(shí)間。
236 太陽(yáng)的保溫系統比家里或辦公室的更好。雖然我們不想住在太陽(yáng)內部，但太陽(yáng)的保溫系統的確很不錯。太陽(yáng)內部的溫度比表面溫度高幾百萬(wàn)度，而厚度大概50，000英里，這意味著(zhù)在太陽(yáng)每25英尺厚的溫差比家里或辦公室的更小。這樣漸變的溫差能使伽馬射線(xiàn)傳出太陽(yáng)內部，但這一過(guò)程花費很長(cháng)很長(cháng)的時(shí)間。
237 在地球早期，太陽(yáng)與現在有所不同。在3.5億年前，地球上生命初開(kāi)時(shí)，太陽(yáng)與現在有所不同。從表面上看，太陽(yáng)是淺黃色，比現在小8％到10％，亮度只有現在的70％到75％。此后太陽(yáng)慢慢變大、變熱、變亮，持續了3.5億年，但比不上僅持續了一到兩個(gè)世紀的“溫室效應”。
238 今后50億年，太陽(yáng)仍然保持穩定。太陽(yáng)以后可能會(huì )由于氫的燃燒比現在略大、略熱、略亮，此后，地球會(huì )有很大變化。50億年后，太陽(yáng)的氦核越來(lái)越大，最后坍塌，燃燒成為碳元素，表層的氫繼續轉化為氦。氦燃燒反應產(chǎn)生的能量將把光球層外推，太陽(yáng)變?yōu)橐活w紅巨星，吞并水星和金星，并到達地球軌道。太陽(yáng)紅色的表面依然，但會(huì )越來(lái)越冷。地球仍會(huì )被太陽(yáng)的熱量熔化。
239 太陽(yáng)變?yōu)榧t巨星以后，還有更多的變化。太陽(yáng)晚期，光球層也被推開(kāi)，變成一圈氣體和塵埃，又叫行星狀星云。隨著(zhù)核反應的停止，太陽(yáng)變?yōu)橐活w地球大小的白矮星。太陽(yáng)的直徑將從現在的800，000英里變?yōu)榧t巨星時(shí)的200，000，000英里，再變?yōu)榘装菚r(shí)的8，000英里。隨著(zhù)核燃料的耗盡，太陽(yáng)逐漸冷卻，由白依次變?yōu)辄S、紅，最后成為一顆暗星。我們后面還會(huì )詳細討論恒星的演化。
240 什么導致日食？當地球，月亮，太陽(yáng)再一條線(xiàn)上，月亮又在地球、太陽(yáng)中間時(shí)，就形成了日食。如果我們在合適的地方，就會(huì )看到月球的影子滑過(guò)地球。
241 日食時(shí)月球總是新月，但并非每次新月都有日食。否則每月都有一次日食。如果月球的軌跡比太陽(yáng)高一點(diǎn)，月球的影子將會(huì )錯過(guò)地球，沒(méi)有日食發(fā)生。日食主要依賴(lài)于地球、月球的軌跡與太陽(yáng)的位置。
242 日食分日偏食、日全食、日環(huán)食。月球僅僅遮住太陽(yáng)的一部分，就是日偏食；月球遮住了整個(gè)太陽(yáng)就是日全食；由于月球軌道是橢圓，離地球有時(shí)近，有時(shí)遠，當月球離地球較遠時(shí)，只能遮住太陽(yáng)的中間，太陽(yáng)光球層仍然可見(jiàn)，像一個(gè)金色的環(huán)，這就是日環(huán)食。
243 月全食能被住在地球同一邊的人看到，但日全食的見(jiàn)證者卻十分幸運。日偏食能被地球上大片區域的人看到，但日全食只有很窄的一個(gè)帶能看到，叫全食帶。月球的影子劃過(guò)地球，從西端開(kāi)始，以1000英里每小時(shí)的速度滑過(guò)地球，最后從東邊消失。這一片區域就是全食帶。只有在全食帶的人才能看到日全食，其它的人只能看到偏食甚至什么也看不到。
244 日食是令人敬畏的自然景觀(guān)。如果你有幸見(jiàn)到了日全食，你將終身難忘。全食從新月?tīng)铋_(kāi)始，當月球接近太陽(yáng)時(shí)，地面明顯變暗，并有奇怪的色彩。全食前，光帶和暗帶競相追逐，光球層還未被遮擋。全食只是一瞬間，由于太陽(yáng)白色的大氣日冕，使太陽(yáng)看起來(lái)像天上的黑洞。天空中的亮星和部分行星可見(jiàn)。月食來(lái)也匆匆，去也匆匆，持續時(shí)間短，但我們一定會(huì )記得我們曾在月亮的影子下。
245 日全食持續時(shí)間不同。日全食持續時(shí)間取決于你所處的位置和月球所處的位置。月球軌道是橢圓而不是圓的，就是說(shuō)月球離地球有近有遠，看起來(lái)的也時(shí)大時(shí)小。如果全食時(shí)月亮離地球近，月球看起來(lái)比太陽(yáng)大一點(diǎn)，持續時(shí)間約1分半，如果全食時(shí)月亮離地球近，月球看起來(lái)不比太陽(yáng)大，因此出現了日環(huán)食。如果你打算去看日全食，盡可能在全食帶中部，因為那兒日全食時(shí)間會(huì )持續更長(cháng)。
246 天文學(xué)家想到了一些方法來(lái)延長(cháng)觀(guān)測。一些天文學(xué)家與自然抗爭，他們在飛行器上安裝天文儀器，跟著(zhù)月球的影子飛行，這樣，他們人為的延長(cháng)了日全食的時(shí)間一個(gè)多小時(shí)。
247 地球是除冥王星以外能看到日全食的唯一行星。我們能看到日全食完全是巧合：比太陽(yáng)小400倍的月球正好比太陽(yáng)離我們近約400倍，故太陽(yáng)與月球在天空中看起來(lái)一樣大，這為日全食創(chuàng )造了可能性。在太陽(yáng)系，除了冥王星外，沒(méi)有其它行星能看到日全食，因為這些行星的衛星不是太小，就是離行星太遠，不能完全擋住太陽(yáng)。因此我們看到日全食這一壯觀(guān)的自然景象是自然造就的。
248 對古代人而言，日食是十分可怕的。如果你能了解太陽(yáng)對糧食耕種、日常生活的影響，你就會(huì )關(guān)心天上的太陽(yáng)為什么突然不見(jiàn)了。中國古代認為日食是因為一條龍吞掉了太陽(yáng)，其它的文明也認為這是不祥之兆，有許多“解決方法”：打鼓、朝天空射箭、拿物或人祭祀等。
249 日食能被準確的預言。我們知道地球和月球的軌道，也知道太陽(yáng)的運動(dòng)，我們預言日食能準確到分鐘。日食有周期性，如遵循沙羅周期6585.32天，其間，共有71次各種日食發(fā)生，周而復始，但地點(diǎn)有所不同，每個(gè)沙羅周期有0.32天余下，這時(shí)地球又自轉了117度，這可以用來(lái)修正，但不是很準確。正因為地點(diǎn)不同，所以盡管日食有周期，但很多人不知道，所以必須全球調查日食，而不是看一個(gè)地點(diǎn)的日食記錄。
250 據傳，曾經(jīng)有一次致命的日食報告錯誤。這是說(shuō)公元前二世紀的兩個(gè)中國天文家由于一些原因沒(méi)報告日食。那時(shí)的中國帝王認為自己是天子，十分重視天象，認為那是上天給的暗示，因此他請了一批天文家定期觀(guān)測天象。那時(shí)彗星和流星不能被預言，但日食是可以預測的。兩位天文家沒(méi)有告訴帝王日食這一重大天象的發(fā)生，帝王盛怒，將兩人斬首示眾。那時(shí)的天文學(xué)家比現在危險得多。
251 日食期間，太陽(yáng)不會(huì )發(fā)出任何特殊的射線(xiàn)。日食的觀(guān)測常常被曲解，太陽(yáng)不會(huì )預知地球上日食的發(fā)生，不會(huì )發(fā)出其它的射線(xiàn)，因此日食時(shí)待在室外并無(wú)害處。但看日偏食時(shí)應該凝視還是匆匆一瞥呢？日食時(shí)太陽(yáng)光雖比平時(shí)弱很多，但如若直視，對眼睛還是有傷害，可能損傷眼角膜。人們由于好奇心，會(huì )凝視或斜視太陽(yáng)。當然，日偏食還是很刺眼的，如果你看太陽(yáng)久一點(diǎn)，沒(méi)等你反應過(guò)來(lái)你的眼角膜已經(jīng)受損。日食時(shí)眼睛受損不是因為太陽(yáng)的異常，而是人們由于好奇而沒(méi)注意保護措施。
252 安全看日食的幾點(diǎn)注意事項。由于人們的誤解，常常錯過(guò)欣賞這一重要的天文現象，安全看日食有幾點(diǎn)要注意：
無(wú)論日食發(fā)生與否，都不要用眼睛直視太陽(yáng)；
不要用所謂的“墨鏡”；
不要用“太陽(yáng)鏡”，甚至幾個(gè)疊放也不行；
不要看太陽(yáng)在鏡子或水面的像；
用14號焊接鏡看太陽(yáng)；
用有特殊涂層的邁拉鏡觀(guān)看，這可以從著(zhù)名的天文館或科學(xué)博物館獲得；
構制一個(gè)孔式投射器。
以上的建議能方便大家看日食。
253 日全食的觀(guān)測十分安全。只有在日全食時(shí)，我們才能裸眼看太陽(yáng)。全食期間，太陽(yáng)的幾乎所有光線(xiàn)都被擋住了，只有日冕可見(jiàn)，而日冕的光亮僅相當于滿(mǎn)月。所以這時(shí)的光我們可以接受。但是光球層的細小部分的光就足以傷害我們的眼睛。因此在日全食過(guò)程中還是有安全措施的好。
254 日全食中有些有趣的現象。如果你在全食帶附近，注意中午天空中光線(xiàn)的變化。當太陽(yáng)被漸漸遮擋時(shí)，天空不僅會(huì )變暗，還會(huì )出現奇異的色彩。溫度會(huì )下降幾度，會(huì )起風(fēng)，鳥(niǎo)兒以為太陽(yáng)下山了，準備棲息。
255 整個(gè)日全食中，月亮戴上了一條項鏈。當日全食開(kāi)始時(shí)，我們看到太陽(yáng)的光球層的光不斷沿著(zhù)月球邊緣繞行，直至包圍月球，這時(shí)，月亮看起來(lái)好像戴上了一條項鏈，邊緣的亮光點(diǎn)叫做貝里珠。日全食結束時(shí)，現象相反，月亮從另一邊消失了。
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