版權歸原作者所有,如有侵權,請聯係我們(men)
你見過太陽發笑嗎?現在就展示給你一張太陽發笑的實拍照片:

這是NASA的太陽動力學天文台用衛星於(yu) 2022年10月26日捕捉到的,29日發表在美英的許多媒體(ti) 和科學網站上。這個(ge) “微笑”看起來很形象,但仔細看卻透露出詭異。那麽(me) 這個(ge) 微笑到底預示著什麽(me) 呢?
我們(men) 知道,太陽是太陽係唯一的恒星,相對地球等行星是個(ge) 巨無霸,它直徑有139.2萬(wan) 千米,質量占有了整個(ge) 太陽係的99.86%。也就是說太陽係的八大行星、數百顆衛星、還有矮行星、小行星、彗星、塵埃等加起來質量也隻占有0.14%。
巨大的體(ti) 積和質量,使太陽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。核聚變過程有約0.7%的質量損失,轉化為(wei) 巨大能量,以電磁輻射的方式發射出來,讓整個(ge) 太陽成為(wei) 一個(ge) 巨大的火球。
這個(ge) 巨大的火球分為(wei) 6個(ge) 層次,從(cong) 核心算起,有核反應區、輻射層、對流層、光球層、色球層、日冕層,後麵三個(ge) 層次統稱為(wei) 太陽的大氣層。

核反應區占據了整個(ge) 太陽半徑的25%,也就是核心約35萬(wan) 千米直徑的球心,是核聚變反應區,這裏的溫度高達1500K,壓力達到3000億(yi) 個(ge) 大氣壓,高溫和高壓迫使氫核聚變持續進行,每秒鍾有6億(yi) 噸的氫轉化為(wei) 5.958億(yi) 噸的氦,損失的420萬(wan) 噸質量轉化為(wei) 能量。
這個(ge) 能量是巨大的,根據愛因斯坦質能方程E=MC^2計算,太陽每秒鍾釋放的能量達到3.78*10^26J,相當於(yu) 9億(yi) 億(yi) 噸炸藥同時爆炸釋放的能量,也就是7萬(wan) 億(yi) 顆廣島原子彈同時爆炸釋放的能量。
這些能量到哪裏去了呢,就是逐步從(cong) 太陽核心,不斷向太陽表麵傳(chuan) 遞,最終釋放到了太空中。這個(ge) 過程很複雜,最初的能量是以最高級別的電磁輻射γ射線發出的,經過約42萬(wan) 千米厚的輻射區,到達對流層;再經過約十幾萬(wan) 千米的對流層到達光球層。
我們(men) 知道電磁輻射能量從(cong) 高到低的排列順序是:γ射線、X射線、紫外線、可見光、無線電波,因此太陽的電磁輻射從(cong) 核心到太陽表麵能量會(hui) 不斷衰減,到達光球層,就更多以可見光的形式發出了,這也是我們(men) 能夠看到光芒四射的太陽的原因。

光球層很薄,隻有約500千米,是一層不透明的氣體(ti) 薄層,但它確定了太陽有一個(ge) 清晰的邊界,人眼能看到太陽的所有可見光都是從(cong) 這一層發射出來。
在光球層的上方,則是厚度約2000千米的色球層,由於(yu) 這裏的可見光極少,隻有光球層的約1%,因此人眼一般看不到這個(ge) 層次,隻有在全日食發生時有那麽(me) 短短瞬間,光球的明亮光線被完全遮掩時,人們(men) 可在日冕邊緣看到一圈狹窄的玫瑰紅色,那就是色球層。
色球層上麵就是日冕層了,這是太陽大氣的最外層,厚度達到數百萬(wan) 公裏。這裏的大氣較為(wei) 稀薄,粒子密度約為(wei) 10^15/m^3,約是地表大氣的2.7億(yi) 分之一,但溫度奇高,可達數百萬(wan) 度。
太陽核聚變的電磁輻射從(cong) 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,到輻射區的X射線,逐步過渡到光球層的可見光,因此溫度也是層層遞減的,從(cong) 核心層1500萬(wan) K,到輻射層700萬(wan) K~200萬(wan) K,再到對流層200萬(wan) ~6000K,到了光球層,太陽溫度就隻有6000K~4000K了。

但奇怪的是,到了色球層,太陽大氣的溫度反而升高,從(cong) 4000K逐步上升到10萬(wan) K,並過渡到100萬(wan) K;到了最外邊的日冕層,溫度竟高達數百萬(wan) K。這種奇怪現象一直困擾著科學界,經過多年觀測研究,已經有許多理論來解釋這種現象,不過最終尚無定論。
人們(men) 正期盼著NASA2017年發射的帕克太陽能探測器,在2024年12月鑽入太陽日冕層一探究竟,那時帕克探測器最近時距離太陽表麵隻有600萬(wan) 公裏,肯定會(hui) 得到更多的數據和影像資料來揭示太陽這個(ge) 秘密。
那麽(me) ,現在言歸正傳(chuan) ,太陽那詭異的微笑是什麽(me) ,又預示著什麽(me) 呢?
簡單的說,那隻是太陽表麵的一些暗斑。就像人臉並不完美,會(hui) 有許多大大小小的斑痕一樣,太陽也並非我們(men) 肉眼看到的那樣潔白無瑕,隻不過是被耀眼的明亮掩蓋了一切。太陽這個(ge) 巨大的等離子球,表麵風起雲(yun) 湧,還不斷的產(chan) 生一個(ge) 個(ge) “洞”,這些“洞”千奇百怪隨機出現。
而NASA發布的那張太陽笑臉,隻不過是這些“洞”的一次偶然隨機組合,且正好對著地球而已。

這些“洞”被科學家們(men) 稱為(wei) 日冕洞,從(cong) 日冕洞中會(hui) 噴射出高溫帶電等離子物質,以時速200萬(wan) 千米甚至更高的速度湧入太空,這就是太陽風,這些太陽風有時候速度高達800 ~1000千米每秒,當這些日冕洞正對著地球時,這些帶電粒子就會(hui) 在三到四天來到地球,對地球環境造成影響。
至於(yu) 會(hui) 有多大影響,就要看太陽這種“微笑”的“眼睛”或“嘴巴”有多大了,也就是說這個(ge) 日冕洞越大,噴射出的等離子物質就越多,對地球環境影響就越大。
天文學家們(men) 預測,太陽這次“微笑”噴射出的帶電離子風會(hui) 在三天左右撞入地球磁場,可能會(hui) 引起一場小型磁暴,擾亂(luan) 在軌衛星的運行,還會(hui) 給地麵電網帶來一些波動。可見太陽這次“微笑”雖然詭異,但隻是開一個(ge) 善意的玩笑,逗逗人類而已。
為(wei) 此,時空通訊杜撰一個(ge) 諺語:“太陽一發笑,人類嚇一跳”。這裏我並未誇張,因為(wei) 人類看到太陽“發笑”實際上就是冕洞正對著地球,其噴射的高能高速物質在三四天就會(hui) 到達地球,人類的許多帶電基礎設施就有可能受損。

而太陽耀斑,比冕洞的力量就大多了,我把它形容為(wei) “太陽一發怒,地球hold不住”。2022年2月份,一個(ge) 耀斑導致的太陽風就給了地球一個(ge) 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耀斑活動,並預測太陽拋射出的物質和能量在2月1日到達地球,可能引發較強地磁暴,這種地磁暴可能持續數天。
人們(men) 弄不清楚馬斯克為(wei) 啥還要在2月3日“頂風作案”,冒著可能發生的地磁暴發射星鏈衛星,或許這位有鋼鐵俠(xia) 稱號的科技狂人太過自信,結果大自然規律毫不留情的給了他一個(ge) 大大的教訓,馬斯克這次發射的49顆星鏈衛星被強勁的地磁暴毀滅了40顆。
但總體(ti) 上,太陽在人類出現的數十萬(wan) 年以來,還是溫和和善意的,既沒有大笑也沒有大哭,甚至沒有任何傷(shang) 風感冒,更沒有大怒。我們(men) 試想一下,太陽如果某一天突然大怒,拋射出一大塊物質朝著地球飛來,人類以及所有地球生態很可能就玩完了。
太陽太大了,地球隻是太陽質量的33萬(wan) 分之一,體(ti) 積的130萬(wan) 分之一。地球在太陽身邊,就像一粒油菜籽呆在一隻籃球邊上,如果這隻籃球正好對著這粒油菜籽漏了點氣,這粒油菜籽就有可能被噴沒了。

所以,科學家們(men) 不但擔憂太陽“發笑”,更擔憂太陽“發怒”。一直以來,科學家們(men) 都努力研究著太陽的性格,製造了各種各樣的觀測太陽望遠鏡,發射了許多太陽觀測衛星,就是為(wei) 了弄清太陽的活動機製,能夠更早的預知太陽可能發生的變化,規避太陽帶來的災難。
太陽啊,既孕育和嗬護了生命,也可能有一天摧毀生命,它的一笑一顰都牽動著人類和生態萬(wan) 物的生死存亡。人類目前的文明程度還較低,科技水平也較低,如果太陽真的發起了大脾氣,人類還完全無力應對。
因此,我們(men) 隻能祈禱太陽像過去一樣,繼續著溫和與(yu) 善意,讓太陽係唯一的人類文明得以更長久的延續。
一些科學家認為(wei) ,如果大自然和人類自己能夠給自己200年發展空間,人類整體(ti) 將發展到宇宙一級文明層次,這種文明叫母星級文明,那時人類將再也不懼怕來自地球的各種災難;如果能夠延續5000年,人類整體(ti) 將發展到二級文明層次,這種文明叫恒星級文明,人類將可以完全控製和利用太陽能量,再也不懼怕太陽發怒了。
歡迎掃碼關(guan) 注深i科普!
我們(men) 將定期推出
公益、免費、優(you) 惠的科普活動和科普好物!


