一月份,北半球的冬末。在短暂的白昼中,太阳散漫地低挂在天上,仅仅“工作”了几小时,就又落到地平面下。看起来,它根本温暖不了我们的星球。在经受着空气中阵阵寒意的侵袭时,人们很少会想到太阳,他们甚至会觉得太阳对他们的生活没有太大影响。
在本章中,你将看到,这样的想法是大错特错了。
太阳在不断地调理着自己的坏脾气。在过去的岁月里,它多次爆发,把大量物质和能量释放到宇宙中。幸运的是,这些灾难基本上都被地球躲过去了。曾发生的最坏的事情,也不过是一次小小的“摩擦”,在两极产生了非常漂亮的极光,干扰了部分地区的无线电通讯。虽然这很烦人,但当人们怀着喜悦的心情观赏漂亮的极光时,烦人的事很容易被忽略。
太阳的情况似乎越来越好,越来越平静、安详。科学家们开始觉得,他们可以长出一口气了。
正因为这样,当一大群黑子在太阳边缘逐渐显现时,科学家们十分惊讶(太阳黑子是太阳表面一种炽热气体的巨大漩涡,是光球层上温度较低的深色斑点,是太阳活动中最基本、最明显的现象)。科学家们争先恐后地观测太阳黑子群,大批望远镜都对准了这颗恒星。而迎接他们的却是一个可怕的场景:太阳表面被这些斑点扭曲着,变得黑暗、惨淡。这群黑子的“个头”与23那次至今还令科学家们兴奋不已的、史上最大的黑子群不相上下,甚至更大。天文学家用了一周多的时间紧张地观察这个区域的变动,测量它的大小、形状以及磁活动情况。而它似乎已平静下来,又好像火山一样在积蓄能量。
随后,天文学家们感觉有点不对劲儿。那些通常较暗的黑子在数秒内被点亮了,并在很长时间内维持了这种亮度。与此同时,环绕太阳轨道运行的太空望远镜记录了太阳上剧烈的磁波动,数分钟后X射线和伽马射线倾泻而来。在地面上监测太阳活动的天文学家看到了史无前例的能量爆发,其量级无法计量。也就在这时,数据流突然中止了。在迷惑了片刻后,他们开始检查设备,发现问题不是出在地面,而是天上:巨大的能量流动已经毁掉了他们的天文卫星。
在意识到商业卫星也同样面临巨大的风险后,科学家们急忙呼叫其它天文台,但电话已经打不通了。他们紧接着尝试电子邮件、即时消息、互联网语音等各种手段,但都无法与对方取得联系。电力系统随之瘫痪。他们意识到,真正的麻烦可能还在后头。
不出所料,太阳在不久后又发起了另一波进攻。这次是破坏力更强的亚原子颗粒流。这股冲击波以惊人的速度到达地球,溜过地球的磁气圈。近地卫星一个接一个地毁于电磁大混乱。
地面同样难逃厄运。输电线路突然过载,升温,下垂,噼啪作响。变压器也被摧毁,不断发生爆炸。美国和加拿大交界处电站的工人们奋勇抵抗不断出现的灾难,但是这种努力是毫无希望的。电站一个接一个地垮掉。美国东北部首先断电,就连蓄电池也在数秒钟后被一个后续的冲击波击毁。魁北克、波士顿、纽约、费城……几分钟后,上亿人在冬末失去了电力供应。当人们在冰冷的屋子里醒来,不知道到底发生了什么。
又过了几个小时,大半个地球的电力供应中断,这个冬天也由此显得格外寒冷。数千人在第一个晚上死去,接下来的几周内,越来越多的人失去生命。大批军队被派往一线,尽可能挽救生命,但席卷而来的灾难范围实在太大了。死亡数字触目惊心,一场历史罕见的特大浩劫不期而至。单单经济上的损失就要用万亿美元来衡量,整个国家岌岌可危。
最终,太阳平静下来了。活跃的黑子群逐渐褪去。不过,几个星期后,太阳表面又出现了一些“不安分”的征兆。就在人们掩埋死者、着手重建家园时,另一组丑陋的黑子悄悄地在太阳表面积聚……
作为一名天文学者,由工作带来的一个困扰就是不断收到免费的天文学教科书。它们像垃圾邮件一样不请自来,而且通常带着厚厚的尘土。
我经常忍不住翻阅这些书籍。对于我来说,这其实是一种折磨。书中莫名其妙的章节安排、浅陋的学术谬误和乏味的表述,让我感到厌倦。每次,我都可以在介绍太阳的章节中找到类似的表述:“太阳是一颗普通的恒星。”
如果你决定在读完这一章后不再看这本书了,那么请在走开前记住这样一件事:“太阳是一颗恒星”这句话包含很多内容。太阳是一个巨大的、沸腾着的能量球,其核心区域进行的热核反应释放出极大的能量;它的体积是地球的1万倍,发出的光线即使在万亿英里外也能看到;无形的力量在太阳表面积聚着,一旦它发起脾气来,后果很严重……
这就是那颗所谓的“普通的恒星”。
我们要弄清楚的一点是——有很多像太阳一样的恒星,而且严谨点儿说,太阳不过处于中等水平。最小的恒星的质量大概是太阳的1/1,最大的恒星的质量是太阳的1倍。因此,在恒星序列中,太阳大约排在末尾处。不过这忽略了整体情况:低质量的恒星比高质量的恒星更为常见。银河系中8%左右的恒星都比太阳轻,大约有1%的恒星和太阳质量相仿,其余的1%比太阳重。由此可见,太阳的“成绩”总的来看还是不错的。应该是B+。
不过,天文学家们——我深感惭愧地把自己也算在内——都喜欢用表示小的形容词来描述质量较轻的恒星,如“小巧的”、“微弱的”。其实这是很不公平的,即使是最小的恒星也要比木星大很多,而木星本身也不算小;它的体积是地球的3倍。客观地说,一颗小恒星也是一个庞然大物。
在银河系中,太阳比大部分恒星都要大:它的直径是平均水平的1倍。因此,即使从整个宇宙范围内看,太阳也是比较大的。
对于人类来说,那是一个可怕的、骇人的地方。
太阳与地球之间的距离是9万英里,如果修建一条通往太阳的高速公路,开车去要用17年。即便是飞机,也要飞2年(如果能飞过去的话)。
想象一下:在一个炎热的夏天,你走在户外,抬起头看太阳,会觉得热吗?当然!太阳非常刺眼,你无法直视它。如果站在原地不动,过不了多久你的皮肤就有被晒伤的危险。
太阳发出的巨大能量产生于内核中有序进行的热核反应:氢原子核持续不断地被聚变为氦原子核。虽然每次反应释放的能量并不多,但是,在太阳的内核里,这种反应相当频繁:每一天的每一秒,太阳都在把7亿吨的氢转化为6.95亿吨的氦。
少了的那5万吨则转化为能量,转化方式是按照爱因斯坦的著名公式E=mc2——这个公式表明质量和能量是可以相互转化的,而且微量的物质就能产生非常大的能量。5万吨是相当可观的,相当于7艘满载的超级油轮的重量……而且太阳每秒都在消化着这么多的氢。
据推算,太阳内核每秒钟产生的能量——等于它表面发出的能量——相当于引爆1 亿个百万吨级的核弹。这个能量是在地球上、宇宙中曾引爆过的所有核武器能量的2亿倍……每天里的每一秒,太阳都在这样进行着,而且在未来的数十亿年,它还会持续地这样进行下去。
有的人喜欢把太阳比作一个巨大的核弹,其实这是个误导:核弹会爆炸,但太阳不会。太阳的质量非常高,虽然爆炸产生的能量使太阳有膨胀的趋势(像热气球受热膨胀一样),但是太阳自身超强的引力会又把它抱成一团,实现均衡。实际上,对于一个恒星,科学的定义应该是:一个由气体组成的、内核不断发生热核反应的、靠自身引力聚在一起的球体。
不过,整个太阳不会像核弹一样爆炸并不代表它身上没有爆炸发生。实际上,太阳能够产生规模极大的喷发,但是这种喷发不是由热核反应引起的,而是由磁场引起的。