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第9章 认识日食的主角——太阳(6)

后来发现,这些解释都不正确。科学家发现,极光是地球大气外面来的粒子流同地球大气碰撞而发光的。不同种类的粒子同大气碰撞,发出不同颜色的光辉,就像五光十色的霓虹灯发光机制那样,所以极光的颜色是五彩缤纷的。这种从地球大气外面来的粒子就是太阳风。它“吹”到地球附近以后,沿着磁力线向地磁两极移动,到了极区便沉降下来,在沉降的过程中同大气碰撞,发出美丽的极光。

极光是美丽的,可惜它只出现在高纬度地区,我国位于中纬和低纬度地区的居民是很少有机会饱一饱眼福看见极光的。然而在北京以北,特别是黑龙江北部的漠河地区,还是有机会见到它的。

迟到的阳光

问你一个很简单的问题:今年元旦你早上7点钟起床,这件很平常的事,应该是时间问题,还是空间问题?你可以不假思索地回答:这当然是时间问题。但是,你想过没有,当你元旦那天正在晨练的时候,你远在美国的亲友们“这个时候”在做什么?他们居然还生活在去年!

此时也许正在为欢庆除夕夜作准备呢!如果打电话互致问候,竟然是两年间的“历史会谈”。那么,这仅仅是时间问题吗?显然,此时必须要回答:你指的是什么地方的早晨7点钟:北京的?莫斯科的?纽约的?因此,看起来是简单的时间问题,却必然包含空间的概念。

那么,空间就离得开时间吗?例如,当你在万里无云的夜晚观赏美丽的星空时,你在天幕上看到的是“空间”,还是“时间”?你也许认为:这当然是空间!这是由远近的星辰组成的立体空间。其实不然,这样的空间也绝不能脱离时间而单独存在!

这是因为我们是用眼睛观察世界的,“看”东西必须依靠光,只有当光进入眼睛时,我们才感觉看到了。虽然光的传播速度极快,每秒钟可以走30万千米,但绝对不可能变成“无限快”。

因此对于任何物体,我们是绝对不可能“马上”看到的。当然,在日常生活中,由于观察的距离太近,与光速相比,差距实在太大,因此,这样的时差完全可以忽略不计。但是一旦用眼睛去观察遥远星际时,由于距离一下子拉得极大,“光速”问题就马上变得突出起来了。

例如,我们观赏日出,当太阳的光辉从地平线突然跃入眼帘时,大家都会兴奋地欢呼起来。但是你也许不曾想到:由于太阳离地球约1.5亿千米,尽管走得极快,阳光也要经过8分钟才能到达地面,因此,我们看到的“日出”,应该是8分钟以前太阳的影像,“现在”的太阳,却早已高挂天空,我们欢呼的只是太阳的“历史功勋”。

因此,除非我们有本领直接到达太阳的表面,否则我们永远看不到“现在的”太阳。如果在“日出”时太阳突然消失,那么也要等8分钟后才能感受到“暗无天日”的苦难。

这就是爱因斯坦的时空观:离开了空间,就谈不上时间;离开了时间,同样谈不上空间,二者应该熔为一炉,合为一体。

因此,我们夜晚所看到的天幕,绝不是一个简单的立体空间,而应该是一部“时空合一”的宇宙历史电影。那些点点繁星,每一点所代表的时间都是不相同的。有的是几十年前的景象;有的则是几千年、几万年甚至几十亿年前的画面。它们穿越了漫长的时空,到达我们的眼睛里。尽管都在用极高的光速“拼命奔来”,但都已是很早以前的历史事实了。想必此时此刻有许多的星体已不是风华正茂,而是风烛残年;有的甚至早已寿终正寝、烟消云散了,但在我们的这片夜空中还在演绎着宇宙不同时间的历史故事。在浩瀚的宇宙中,时间、空间相互纠缠一起,无论如何也难以分开了。

现在,再设想一下:如果我们有可能生活在其他的星球上,并且用精密的仪器来反观地球,那么,我们也是永远看不到“现在的”地球。但我们却能看到地球过去的历史:人类祖先的起源,秦汉帝国的风采,鸦片战争的苦难……

我们不是为6500万年前恐龙的绝灭争论得不亦乐乎吗?现在已知“室女星座”中有的星系离我们大约有6500万光年的距离,如果那里存在一颗“地球”,而且也演化出了智慧生命,他们高度发达的文明也许大大超过我们,可以用更先进的手段将地球看得一清二楚。那么,他们“现在”看到的是什么呢?正好是当年恐龙灭绝的真实状况!

因此,我们何必要争得面红耳赤呢?问一问他们,不是都解决了吗?当然,如果你要打电话给他们,他们再答复你,你就必须是一位极其高寿的老人,因为那将是1.3亿年以后的事了!

太阳的寿命有多长

对于我们地球人来说,宇宙中没有哪个天体能像太阳那样与我们如此亲近。尽管太阳发出的光和热中只有1/22亿到达地球,但也足以使地球成为现在这样一个生气勃勃的世界了。

在19世纪末期,地质学家在南非的特基斯瓦尔的地层中,发现其中的硅化岩中存在与今天的蓝藻有相同复杂结构的单细胞组织,这证明了地球上早在35亿年前就有生命存在了。这就是说,太阳照耀地球已有几十亿年了。

太阳连续发光几十亿年,它这种神奇而又似乎永不枯竭的能源是什么呢?

对于太阳能量来源之谜,直到1938年,美国科学家贝特才初步解开。

贝特认为,太阳能源来自太阳内部的热核聚变。太阳中心的温度高达1500万℃,压力也十分巨大。在这种高温、高压条件下,物质的原子结构自然会被破坏,结果发生每4个氢原子核聚合成1个氦原子核的物理过程,与此同时释放出巨大的能量。

这个过程在物理学上称为热核聚变。热核聚变反应比化学燃烧释放的能量要大100万倍以上!热核反应放出的能量究竟有多大呢?简单点说,1克重的氢变成氦时,放出来的能量等于燃烧15吨汽油的能量!1千克重的氢的能量,抵得上数百列火车的煤!作为核武器之一的氢弹比原子弹的威力还要大得多,氢弹爆炸时发生的就是这种热核聚变反应。

太阳辐射就是在氢聚变成氦的过程中产生的。在每1秒钟里,就有63000万吨氢聚变成62540万吨氦。从太阳每秒钟消耗的氢的数量来看,它似乎不会维持很久。但事实并非如此。这是由于太阳有着巨大质量的缘故。

太阳的质量为2200亿亿亿吨。这巨大的质量中,大约有53%是氢。这就是说,太阳目前约含有1160亿亿亿吨氢。

除了氢之外,太阳质量的其余部分几乎全都是氦。氦比氢更致密些。在相同的条件下,氦原子的质量是同量氢原子质量的4倍。有人计算过,如果换算成体积,太阳大约有80%是氢。

天文学家推算,大约在五六十亿年前,太阳在银河系诞生,一团主要由原始氢构成的星云不断旋转,形成了一个漩涡,由于引力的影响,所有的气体都向云的中心聚集,于是产生了高压和高温,将太阳原子核“炉火”点燃。

从此,这个巨大的核子炉便开始沸腾至今。太阳现在正处于壮年时期,预计现在太阳上的氢,继续这样“燃烧”下去,大约至少还能“燃烧”四五十亿年的时间。

到那时候,太阳上几乎全部的氢都燃烧掉了,变成了氦。那时的太阳将变得“虚胖”,即它的物质密度变低,体积开始膨胀,一直膨胀到地球公转的轨道外面。

黑洞我们知道,离太阳最近的行星是水星,第二个是金星,接着就是地球、火星,到那时的太阳会把水星、金星、地球,还有火星,都一个个地吞没。那时的太阳颜色发红,虽然其表面的温度会比现在低,但是它却可以把地球上的海水蒸发干净。

天文学家给这种又大又红的恒星起了个名字,叫红巨星。据天文学家估计,太阳演化成红巨星之后,再过几亿年即将衰亡,成为一颗体积很小、密度很大、发光微弱的天体,叫做“白矮星”。再往后,太阳可能会演变成一个体积比白矮星还要小许多,而且不发出任何光线的天体——“黑洞”。

当然,我们不必为50亿年后地球是否毁灭而惊慌。也许到那时,人类早已到达别的星球上重建家园了。按照现代世界上科学技术发展的速度来看,人类将具备这种能力。

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