书城科普读物探索未知丛书-从小学科学02
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第51章 为什么地球与太阳息息相关

太阳是地球上生命存在和活动的能量源泉,所以,太阳上产生的任何变化都会给人类的活动带来影响。

组成太阳的物质中气体占主要部分。平时我们看到炽热的太阳是它的外层大气。太阳大气的活动与地球上人类活动的关系最为密切。那么,太阳的大气结构又是怎样的呢?

太阳大气的最底层是光球层。我们平时看的太阳,实际上就是这一部分。全部的太阳光几乎都是从这一层发出的,所以它特别亮,致使它的光辉遮住了太阳的其它大气部分。光球表面的温度可达6 000℃。

如果用望远镜观测太阳,可以看到在光球表面有黑色的斑点,叫做太阳“黑子”。黑子之所以发黑,主要由于它的温度较低,大约比光球低1 500℃左右。黑子是光球层大气的活动现象,经常成对的出现,并且具有磁场。黑子出现的多少每年不一样,黑子数量多的年份称为太阳活动极大年;最少的年份称为太阳活动极小年。人们通过长期观测发现,太阳活动极大到极小再到极大,叫做一个太阳活动周期,这个周期的平均值是11年。

太阳大气从光球再往外是色球层某些区域亮度突然增大,然后经过几分钟到几小时又逐渐减弱并消失,这种现象叫做“耀斑”,也叫做“太阳色球爆发”。它常常出现在对应于光球大黑子或黑子群附近,因此属于大气活动。耀斑出现的强弱与多少和黑子活动是相关的,因此也有11年变化的周期。耀斑出现时常抛射出大量的高能电子和质子并到达地球。

太阳大气的最外层是日冕。这一层延伸到几个太阳半径甚至更远,日冕内层温度高达100万度。日冕的亮度约为光球的百万分之一,仅同满月时类似,所以这一层平时是看不见的,必须在日全食时或用特殊的仪器才能看见。人造卫星的观测表明日冕气体不断向外扩散,形成太阳风。太阳风可以吹到太阳系各个角落,并对地球产生影响。

太阳的活动突出地表现为色球层上出现耀斑和光球层上出现黑子。每当耀斑和黑子群出现时,地球上的某些现象就有相应的变化。例如:太阳黑子的11年周期,对地球降雨量和温度的升降都有一定的影响。太阳上突然出现的耀斑,会引起一系列的地球物理反应,会使地面的无线电短波通讯受到影响甚至出现短暂中断,这就影响了正常的短波能信和短波广播。大耀斑还会威胁人造空间飞行器和宇宙飞行人员的安全,还会使地磁场强度突然增强,出现所谓“磁暴”现象。

在地球两极的夜空,常会看到天空中出现红色、粉红色或淡绿色的光带光弧,叫“极光”,极光的产生也是太阳活动引起的。太阳活动还会间接引起地壳的变化。

因为太阳的活动有11年的周期,所以地球上的这些变化强弱也往往有11年的周期。

另外,太阳活动的周期强弱等情况与生物和人类的生长发育及其健康状况也有一定关系。例如,树木年轮明显地具有11年的周期性,它与太阳黑子11年周期相对应。这是最早发现的太阳活动和植物之间的关系之一。

可见,太阳对地球和我们人类产生多大的影响。正因为如此,我们说地球与太阳息息相关。

现在,人们非常重视太阳的研究,同时想尽各种办法利用太阳能为人类造福。

为什么研究陨星有助于研究太阳系的起源和演化等问题在观测夜空时,有时会发现一条亮光划破天空,又很快消失,这就是流星现象。

在行星际空间存在着许多流星体,它们是由铁石物质组成的小物体或尘粒。当流星体与地球大气相遇,以高速度闯入大气,并且与大气摩擦而生热发光,就产生了流星现象。

如果流星体积较大,与大气摩擦燃烧后,达到地面时还没有烧尽,落到地面的部分就是陨星。陨星按其化学成分可分为三类:石陨星(陨石)、铁陨星(陨铁)和石铁陨星。1976年3月8日在我国吉林地区降落了一次世界历史上罕见的陨石雨:石陨星先在高空中爆炸,火球们随着隆隆的闷雷声从天上飞来,逐渐变暗,许多石头像雨点那样散落在地面。已收集到的陨石有100多块,共重2吨多,其中最小的重量在0.5公斤以下,最大的一块重达1 770公斤,是目前世界上最大的陨石。

近年来,天文工作者对陨星的研究十分重视。因为人们逐渐认识到陨星里保存着太阳系诞生时期的重在资料。研究陨星,可以加深对太阳系空间的了解,对研究太阳系的起源和演化,地球内部成分以及生命的起源等问题都有重大意义。

这是为什么呢?

当行星和卫星形成的时候,在它们内部会保存着不少它们诞生时的物理化学状态,但是这种状态今天劳动者接触不到,或者大部分已经改变了。在行星的核心里,虽然保存着它们诞生早期的物质,但人们无法接触到它们的核心,因而无法了解它们诞生早期的物质状态。另一方面,行星内部的物质运动和对流过程,也可以把原来保存的物质状态全部改变。地球的演变就是一个典型的例子。在地球上,由于地质变化和大气的风化作用以及雨水冲刷,已把它表层所有关于它们诞生过程的遗迹全部毁灭了。在其它天体上,如月球、火星,似乎还该保留着不少诞生过程的最后阶段的资料,但也已被陨星长期的撞击所破坏了。

所以,像行星这样的天体,对于太阳系早期历史的研究,很难为我们提供必要的资料。

陨星则完全是另一中情况,即使是很小的颗粒,有些还保存着太阳系早期的丰富资料。在它们内部,也不会有高热和对流来破坏诞生时保留下来的物质状态,而且我们可以直接接触到它们,因此人们对陨星的研究就尤为重视了。

陨星被人们称作“天然史书”。陨星的年龄经过多次测定,不管是陨石还是陨铁石,一般都46亿年左右。近几年通过空间探测,人们又测定了月球各种岩石的年龄,发现有老有小,最老的也是46亿年左右。通过对陨星、月亮岩石和其它资料的分析,可以知道太阳系的年龄至少是在46亿年以上。这说明研究陨星中的资料,可以比较正确地反映太阳系诞生时期的变动情况。

在陨星中,有一种球粒陨石非常引人注意,它们所含的非挥发元素,与太阳很相似。人们推测球粒陨石和太阳都是直接从太阳星云凝集而成的,球粒陨石是一种较原始的凝聚团块,是行星的“胚胎”物质,含有太阳系丰富的“考古学”记录,因此可以从中分析46亿年前太阳星云凝聚时的温度压力等物理状况及它的化学环境,并重新展示太阳、地球诞生时的情景。

近年来,人们能过对陨星的研究,大大推动了对太阳系的起源和演化等问题的研究。