书城科普世界未解之谜之宇宙地球之谜
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第10章 太阳系谜团(2)

2.神秘的“十字架”图案有一种情况也曾让人惊骇不已。白日将尽,奇迹突现了,一个闪闪发光的十字架清晰而神秘。注视着这样的天象,现在应该不难理解。这是因为我们往往只看到太阳垂直光环的一部分,穿过太阳的水平光环也只能看到一部分,两环相交部分在太阳两侧,不就仿佛形成十字架了吗?在太阳下山以后,冰晶簿片也参加了这场游戏,它们反射已经在地平线以下的太阳光,于是一条灿烂的光柱便从地平线直指天空,光在与垂直环的上部相交,在昏暗的天空就产生巨大的十字架形象。如果这时落霞万丈,那不就像一柄火光闪闪的利剑吗?

魔幻万变的自然现象,在科学面前,显现出真实的面目。受过良好训练的专业人员,每年可看见数十次晕,但复杂多彩的晕,还是十分罕见的。所以,平常人们看见这种太阳奇景,自然感觉迷惑不解又十分稀奇了。

我们已经领略了太阳光在大气中玩的游戏,太阳由此显得变幻莫测。

3.海市蜃楼明丽庄重的太阳其实还有活泼好玩的一面,前提条件是,只要存在适合太阳玩儿的大气条件。

让我们再欣赏几幅太阳的“另类”姿态。悬挂在地平线上的太阳,突然开始改换形态——它那圆圆的形体变成了扁圆、三角形,还有蘑菇状、鸡蛋状;太阳的妆容也在变化着——最为明显的是红色和橙红色,民间说法是“日落胭脂红”。不仅如此,太阳还可以在原地跳跃、抖动,忽而升起,忽而落下,就像的士高舞者。

说穿了,所有这一切,都是海市蜃楼,是大气层这位“魔术师”

捏拿的结果。

海市蜃楼是一种镜子般的反射。我们知道镜子里是虚幻的影像,就像湖边柳树在水中的倒影。

这里的镜子不是玻璃,不是湖水,而是地面上的大气。

光线在空气中通常是直线传播,这种空气一般密度均匀、平稳。然而空气密度在不均匀的情况下,光的前进方向会发生弯曲,这种现象叫折射。

在你面前放一杯水,拿着筷子倾斜插入水中,我们眼睛会看见,筷子在水下那部分与露在水上的部分好像折断了。这就是光线在两种不同密度的媒质——空气和水中,引起折射的例子。

空气的密度随高度增大而递减,越是高空,密度越小,所以光的折射是普遍的现象,不过这种折射几乎看不出,也习以为常。

必须具备一些特殊条件,才能使这种扭曲引人注目。

在空气密度垂直变化反常时,光在大气中折射异常或全反射,就像镜子一样,将远处的看不见的物体投射在空气中,让人们看到幻觉般的虚像,这就是海市蜃楼。

在地球表面上,当太阳接近地平线,万道光芒从水平的方向射向我们时,它们必须通过十分深厚的具有不同密度的且各层之间时常变化的低层大气,太阳开始扭曲起来:压扁的、拉长的、弯曲的……甚至面目全非,观看的人面对这些奇特形状,可以发挥他们天才的想象力了。

当光线射向我们时通过受热的空气,它们不停地对流、流动,光线也多次改动方向,太阳似乎在摇摆、颤动。

“红日初升”,“残阳如血”,这是我们形容日出、日落的景观,这两种时候的太阳为什么特别红?这也得归功于大气。太阳白茫茫的光线实际是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种不同颜色的光波组成的,红色光波最长,紫色光波最短。空气的水分、微尘和空气分子能像三棱镜把七色光分散开来,这叫做散射作用。

散射的规律是波长越短,散射越厉害。地平线上的太阳光穿透厚厚的空气时,紫光和蓝光被空气大大地减弱了,剩得最多的就是红色光了。因此,日出、日落的太阳总是红红的。

4.绿色的太阳如果你运气好,还可以观赏到“绿太阳”。七彩光轮相互重叠产生白光,在太阳的上、下边缘,光轮的颜色不混合,在太阳的上缘呈蓝色和蓝绿色。这两种光穿过大气层时“命运”不同。蓝光受到强烈散射,几乎看不见;而绿光就可以自由地透过大气。正因为如此,你就可以看到绿色的太阳!

看见绿太阳,需要天时、地利、人和。

有关专家这样告诉我们:

天时指:日落时,太阳黄白色光没多大变化,并且在落山时鲜艳明亮,就是说大气对光吸收不大,而且是按比例进行的。

地利指:观测点适当,站在小丘上,远处地平线必须是清晰的,如近处没有山林、建筑物遮挡。如大草原上。

人和指:观测者切记,在太阳未下到地平线时,不能正视太阳。

当太阳快要沉没时,只留下一条光带,那你应目不转睛地注视太阳,享受美妙的一瞬间——绿色太阳。它的神奇出现不会超过3秒钟,给你留下的印象却永生难忘。

太阳如此多娇,神州大地,日出、日落美景多不胜举。在心旷神怡之余,我们不由更加关注这位天天见面的“母亲”了。

以前人类观察太阳,犹如井中观天。在相当长的历史时期,古人把太阳作为神来崇拜。希腊的太阳神名字叫阿波罗,阿波罗每天把太阳载在金光灿灿的马车上从东边的大海登上天空,晚上隐没在西方的大海里。墨西哥的阿斯德加人甚至把人作为活祭品供奉给太阳,以为这样太阳才能长久生存。后来,开始从事农耕的人类,为了知道季节而开始了对太阳的观测。在中国,传说在公元前27世纪帝尧时,已经有了专司天文的官员“羲和”负责观象授时,由于有一次预报日食出了差错,而被帝尧处以死刑。帝尧还派“羲和”到山东半岛去祭祀日出,目的是为祈祷农耕顺利。当时已经用太阳纪年了,一年为366天。到公元前600年左右的春秋时代,人们能够用土圭观测日影长短的变化,以确定冬至和夏至的日期。

我国的甲骨文上还有世界最早的日食记录,即发生在公元前1200年左右。大约从公元3世纪魏晋时期开始,就能比较准确地预报日食了,并且逐渐形成了一套独特的方法和理论,这也是我国天文学史上的一项重要成就。

太阳对于地球上的人们,乃至地球上的一切,无疑是非常重要的。把太阳作为远离地球的天体之一来研究的天文学已经有了日新月异的发展,从而使我们拥有的太阳知识也日益丰富、准确起来。在月球挡住太阳圆面的一瞬间,对太阳附近的区域进行搜索,验证水星以内还有大行星的设想,但长期以来,也是毫无结果。

从发现天王星到发现海王星相隔了65年,从海王星到冥王星的发现又隔了74年。冥王星自发现以来到现在还不到70年。空间技术的发展却是突飞猛进的,一艘艘无人太空船或载人宇宙飞船带着人们无限希望相继升空。探索宇宙之路是永无止境的,我们相信终有一天会揭开太阳系的奥秘。

最靠近太阳的水星

1.太阳灼烤,难得露面地球到月球的距离是38万千米,地球与水星最靠近时也有7700万千米,而水星跟月球差不多大小。难怪人们传说:哥白尼临终前最大的遗憾就是:一辈子没有看到过水星。

水星是离太阳最近的行星。它到太阳的平均距离只有5800万千米,这个距离只有地球到太阳距离的的0.4倍。太阳光用8分多钟跑到地球上来,而只用3分钟多一点就可到水星表面了。

水星离太阳这么近,我们很难清楚地看到这颗最靠近太阳的内行星,连专业天文学家也经常看不到水星。

我们知道,水星的轨道在地球轨道的内侧,每88天围绕太阳运行一周。在地球上看水星,水星总是在离太阳不远的地方转来转去,就好像太阳母亲身边最离不开的小孩。水星和太阳形影相随,在天空中的角距离总是很小,最大时绝不会超过28°,这就是说,在最好的情况下,从地球上看水星,水星只能在东方天空比太阳早升起一个半钟头,或在西方比太阳迟下落一个半钟头。此时此刻,太阳的光辉映衬着天空,水星被淹没在曙暮的天光里,难得露出自己的身影。

其实,水星常常很亮,有时与天空中最亮的天狼星不相上下,但同太阳的晨光余辉相比,未免黯然失色了。

水星的大小在太阳系行星里排在倒数第二,直径只有4880千米,甚至比不上大行星的某些卫星,比如木卫三(直径5276万千米)土卫六(直径5120千米)都要比它大。水星比地球的卫星——月球(直径3476千米)大不了多少,但是比起月球到地球的距离却远多了,月球到地球距离是38万千米,水星与地球最靠近时,距离达到7700万千米。

水星非常小,又总是靠近太阳,我们要见到水星比较难。要看到水星,只有当水星与太阳的角距离达到最大时,太阳在地平线以下,天色昏暗,而水星恰好在地平线以上的时候,我们才有机会看到它。这样的机会一年中只有很少的几次,当水星非常难得恰好从地球和大阳之间通过时,我们有可能在太阳圆面上见到这个小小的行星,人们将这种现象取了个好听的名字:水星凌日,这种情形,每一世纪大约出现十二次。

水星的行踪难觅,从地球上对它进行研究自然难以奏效。在地球上,用最好的天文望远镜观测水星时,只能分辨出水星上750千米大的区域,看不清水星表面的细节。曾经有人认为水星自转周期与公转周期一样,始终以同一面朝向太阳。但是,直到20世纪60年代,天文学家用射电望远镜对水星进行了雷达探测,观测结果清楚表明,水星自转周期是59天,是公转周期88天的三分之二,换句话说,水星每绕太阳转两周,绕自己的轴线转三周,这种运动形式多么和谐!

2.水星上有生命吗水星上没有大气,太阳近距离地灼烤着水星,以九倍于给地球的光和热倾注于水星上,使水星面向太阳的一面,最高温度可达到400℃左右,岩石中的铅和锡都会被太阳光熔化析出,更别说生命的存在了,这里是太阳系最热的地方之一,黑墨般的天空悬挂着巨大的太阳,比地球上看到的太阳大八倍,四周寂静无声,简直像一匹炼狱。别以为水星只是个滚烫的星球,有时候又冷得吓人。在水星背向太阳的一面,由于没有大气起调节温度的作用;温度下降极为迅速;温度多在零下163℃以下。水星的昼夜大约三十天交换一次,即在一个月的时间里,连续暴晒,接着一个月时间跃入寒夜,真是一个火与冰的世界!这样的水星世界,对地球上任何已知的生命都意味着毁灭,不可能有生命在水星上生存。

3.貌似月球,内似地核由于水星太靠近太阳了,在地球上是看不清楚水星真面貌的。

1973年11月4日,美国宇航局成功地把“水手10号”送上了飞向水星的旅程。在1974年3月和9月、1975年3月,“水手10号”三次掠过水星表面,最近时距离只有300千米,拍摄了大量照片,再用电波发回地球,一幅又一幅清晰生动的画面向人们展现未曾看到也未曾料到的水星景象。人们发现,在1974年3月的那短短几天里,我们对水星的认识比以前整个人类历史积累起来的知识的总和还要多。

乍看上去,水星非常像我们的月球。

水星表面和月球一样,到处凹凸起伏,大大小小的环形山星罗棋布,悬崖峭壁耸立,长长峡谷幽深,随处可见绵延的山脉、辽阔的平原和盆地。远远看去,和月球没有什么两样。

仔细检查“水手10号”所拍的照片,科学家们还是发现了水星和月球地貌的差别。

首先,比较环形山密布地区,水星的多环形山地区,中间有不少平坦的山间平原,这在月球上基本看不到,月球表面上密布的环形山是一个叠一个,彼此之间根本不存在平地。科学家认为,这是由于水星和月球表面引力不同的缘故。同地球引力相比,月球表面引力是0.16,水星上表面引力为0.38(把地球的表面引力取作1.00。如果一个人在地球上重量是50千克,到月球上只重8千克,到水星上会重19千克)。由于环形山都是遥远的过去由无数陨星碰撞形成的,受撞击溅出的火星物散落面积因引力大小而不同,水星上抛射物散落面积小,二次撞击后所形成的环形山紧挨着初次撞击所形成的环形山周围;而在月球表面上,二次环形山就可以远远分散在六倍大的面积上。由此,水星上未被撞击的古老平原不容易被环形山全部占据,而是间或存在于环形山之间。

其次,水星表面到处都有不深的扇形峭壁,称为“舌状悬崖”,高1—2千米,长几百千米,这些悬崖被认为是巨大的褶皱,但在月球表面是绝对看不到的。水星上最高的陡壁达3千米,延伸数百千米。例如北极附近的维多利亚悬崖。

除了反映水星地形上的特征以外,“水手10号”还发现水星有一个磁场,虽然地球磁场比它强上100倍,但水星上确实存在类似于地球的双极磁场,且比金星和火星的磁场强多了。这一点纠正了在1974年以前的观念,人们一直以为水星由于自转缓慢不会有磁场。

水星周围有磁场,就意味着水星必定有一个铁质的内核,只有这样,水星才会有永磁场。科学家计算出铁质内核的直径为3600千米,竟和月球大小相似。因为水星密度很大,它的体积只有地球的5%,所以水星这个铁质内核该是很巨大很坚硬的。

不管水星和月球外貌多么相似,两者却有非常大的差别。月球是没有磁场也没有铁质内核的。水星的内核却与我们地球相似。