第 八 集 27－29篇（第1页）
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二十七太阳之谜
让公众理解科学.
加州大学华裔教授乔治张的自然与人的系列讲座，此次要向同学们介绍的主题是:能的来源.
与宇宙中数以十亿计的其它星球相比。太阳并非出类拔萃之星。但是就地球及其它一些环绕太阳的行星而言，太阳无疑是处于强力关注的中心。太阳集合太阳系内的星体，向地球倾注生命所需的光、热和能量，制造出一个空间的处境。太阳在太阳系内是众望所归，一荣俱荣，一衰全衰。
先说说邦主太阳与圈内小弟地球的地理亲疏关系，也可让每日沭浴在阳光下的地球芸芸众生晓以太阳的无私和博爱。
上面这段话用文学性的语言描述了太阳，太阳系与地球的概念及它们彼此之间的铁血关系.
1769年天文学家发现金星环绕太阳转，一个多世纪过去了金星曾飞越太阳12－13次至多。詹姆斯·科克通过测画算出太阳与地球间的距离。现在太阳与地球的距离用天文单位表示，两者平均距离为1，497千米，即太约1.5亿公里，相当于地球直径11700倍。如果乘时速1万公里的飞机要化17年才能到达太阳;发射每秒1123千米的宇宙飞船也要经过150多天才能到达，太阳光射到地球上约需8分钟。由此可见光的速度快得惊人!
光是怎么回事？为什么光的理论速度尽人皆知每秒达30万公里，照此换算，太阳光到地球也就是8分钟了，太神奇了！简直不可思议！宇宙、万物、人类都是好大一盘棋呵！
按照银河系的大时代标准，太阳是一个大星球，约1.4百万公里宽，它的纵横表面能容下109个地球这样的行星.如果太阳是一个空心球体，它可以塞进一百万个地球不足惧。但太阳不是“空心汤团”，它充满足以烤焦一切的灼热的瓦斯气，其总量达到太阳系总质量的99.8%。它究竟有多热？太阳表面温度达到5，500c，或10，000of，在它的核心处温度高达1550万c，或是2800万of。
在太阳核心深处，热核反应将氢转换成氦，产生能量。光的质子，叫作光子，带着这种能量穿过太阳的球形外壳，这层外壳叫作幅射区，来到太阳内层的顶部，这里叫作对流区。在这里瓦斯到达沸点的运动将能量传递至表面。此次能量传递之旅发生在一百万年前。
太阳表面，或说是大气层，分成三个区域：光球层、太阳色球层和太阳冠。光球层可见于太阳表面，大气层的最低层级；在光球层之上的是色球层和太阳冠，它们也散发可见光，然而只能发生在日蚀时，也就是说当月亮通过地球和太阳中间时才能看见这些光。
在远离非洲西海岸的大西洋海面上空2438米的空中，清晨斜着看不难见到一个发亮的“风景”，对宇航员来说，这道风景意味着透明的空气允许天体穿透，从而呈现一个清晰稳定的图像。这的确是相当罕见的现象。伸出你的手臂，直至你的肘部正好盖住太阳，当太阳的黑影恰好到达你的肘部，这将是太阳冠的天空。
太阳冠并不能保证它一直是一道好“风景”，它的特征之一是，这里是静静的无尘大气圈。太阳迄今已燃烧46亿年，甚至在地球得到太阳的温暖促使自身全方位的持续成长之前，太阳已经在燃烧，但只是在过去20年科学家们才开始真正懂得我们称之为太阳的热核反应。
太阳——鲜活的风暴之星
“太阳不是一个燃烧得发白的碟子。”1995年由欧洲航天机构与美国nasa共同发射的探测器soho观察获得的资料得出上述结论。soho获得有关太阳图像资料显示，太阳有特别的紫外光长波，它的壳形呈现有温度的色彩，红色表示温度最高。在日食时从地球上看到太阳像一个光环，太阳内部温度高出其表面几百甚至数千倍，这是太阳的魅力所在。
为什么这一切为我们所见？答案是磁的原因，它根本上描绘了太阳每一部分的特色，从太阳黑斑到咆哮的太阳环状结构。太阳是由超级热瓦斯气体形成，主要是氢和氦，以一种起电的状态存在，叫等离子体。在太阳表层下面，等离子体能推拉磁场的磁力线，当磁力线强到足以形成弧形，随之而来是广大的传导电的等离子呼之欲出。
太阳也不是一成不变永远光彩照人的样子，有朝一日它会脱下光辉的“外衣”成为一颗普通的恒星，它的光彩将萎缩，这种失去光泽的恒星在银河系中比比皆是，数量论十亿计。太阳之所以稳坐“钓鱼台”，是因为近十年它的能量输出大为减少，在未来的世纪中也是如此。
进入宇宙思维的地球人类从大宇宙角度看，惊叹人类出现是个奇迹，所以在科学最发达的美国竟然出现智慧设计论，来感恩万能的宇宙给地球子民潇洒走一回的机会。
在已知宇宙还没有别的如我们的行星那样的星球，地球不过是硕果仅存，它对我们人类显然重要无比。太阳是所有生命得以维持的能量源泉，是我们享用的天气之本，是气候的最高仲裁者.当然太阳也是我们与更大的银河系及宇宙中强有力的秩序发生联系的最接近的一环。太阳是太阳系的主宰，是太阳系众星的共主；如果说有神，太阳在太阳系才是真正的神，她赐地球万物以生命，使地球迄今成为宇宙中惟一“生命冒险家乐园”。
科学家称太阳为天文学的罗塞达碑。罗塞达碑于1797年在尼罗河口的罗塞达城郊发现的埃及古碑，上刻埃及象形字、俗体文和希腊文三种文字，该碑的发现为译解古埃及象形文字提供了钥匙。
科学家寄希望于太阳，将它看作解开宇宙奥秘的前奏。太阳表面的活动斑痕，对我们居住的地球形成深刻的影响，但人类因为对此一无所知，依然敬若神明。随着计算机模型技术铺开和大量高科技太空探索装备问世，太阳的神秘面纱在近20年得到揭示，以前人们不曾了解的太阳的脾性和不可知的一面，正在展示其“芦山真面目”。
以前人们认为太阳也有“皮肤病”，现在了解这是真正的天体物理学。取得这一科学新概念，天文望远镜功不可没。自上世纪90年代中叶，全球几有12座主要太空探测基地鸟抡换炮，进行新一轮设备更新，它们分布在太阳峰——新墨西哥和maui的山顶，还有西伯利亚荒芜人烟的地方。
科学家们有了新型设备助阵，太空探索向新的广度和深度进军，科学家们现在更理解并审视气候是怎么回事，这是由数以十亿吨计的等离子体创造出来的影响力，它能腐蚀太阳，进而使太阳整体受害。
现代人，无论是大国的政治家，还是小国的子民如丧考妣地关心着气候变化，因为气候变化威胁到他们的生存，在可预见的将来成为事实。人类在40年前就关注地球气候预报，但是这种“头痛医头，脚痛医脚”的作为很难为全球气候把准脉搏，因为人类对太阳活动知之甚少，而太阳对人类而言是一言九鼎的神位，动一发足以牵全身。
对于我们最重要的事情之一，需要构筑一个模型；此模型可从头至尾解释从太阳内部到地球大气层顶层所发生的一切。由于今天我们得到超强观测设备和计算机的强力支持:人造卫星预报和通讯体系、全球定位系统、军用太空飞船及其它五花八门的体系，已取得有意义的进展，富有成效地影响现代人的生活。
太阳内部和太阳表面可能发生的一切都将影响我们的星球，有两种爆炸会最严重地冲击到地球：一是太阳耀斑.在太阳表面区域，一小块耀斑可以瞬间引发上千万度量级的咆哮，喷出排山倒海般的辐射，以至于使通讯陷入黑障，人造卫星在太空失灵，理论上它还可以杀死在太空工作的宇航员。
另一事件是太阳冠物质失散，几十亿顿的带电粒子从太阳晕圈以每小时几百万英哩速度逃离。当这些宠然大物的云块缓缓来到对地球起保护作用的有磁性的大气层时，它们会将磁场中磁力线压扁并将倾倒不计其数的能量.这些做功的能量留在地球太气层顶部，将使原先保持平稳的自然力层面过载，引起巨大的黑障，摧毁人类制造的、精致的、在地球轨道上运行任何太空设备。
能量之源——核聚变
地球大部分以固体形态存在的物质，而构成太阳的一切是瓦斯气体：70%是氢，28%是氦，还有2%为重元素。太阳可看得见的最外圈部分叫光球层.事实上，太阳没有“表面”，它的大气层全方位延伸至地球，越往外伸展，它的表层越加稀薄。
而且，太阳是电磁活动的的“疯人院”。在地球上，鲜有物质是电的良导体；但是在太阳，几乎所有的一切都是电的良导体，因为那里几乎没有未经触动的中性原子。占压到多数的热量和辐射能激活电子到一端，使它们的电子匆匆离去，创造出一股沸腾的带正电的“核汤”和自由的带负电的电子，这是一种混合气态的东西，叫作等离子体，它能象铜线一样传递电流。
如同任何带电物质一样，等离子体在移动时能制造磁场，当那些磁场移动时，等离子体流出减少，也就是说在磁场转移中制造更多的磁场。这种由于等离子体、磁性和电效应的纠缠决定了太阳内部和太阳外围几乎形成的一切，如光亮的太阳冠环状圈，还有我们能看到的黑色地区，叫作太阳斑。
我们看到太阳活动的一切都是等离子体作用于磁场，或是磁场作用于等离子体的现象，磁场与等离子体两者永远处于运动和互相作用。这种能量源泉称之为核聚变。像所有星球一样，太阳形成于当时漂浮的瓦斯气体与尘埃受到重力的驱动，徐徐地在旋转中在大气层中吹响了集合的号角，当所有的物质聚集到足够大时，处于物质中心的氢由于受到巨大的压力而破碎，最后形成一点火星的核爆反应，在此反应中，氢核集结产生多种反应创造出氦。新产生的核比原先制造它们的氢核要轻.根据爱因斯坦著名方程式：e=mc2，就是能量形成的依据。
那种能量大部分被以光的伽玛射线形式带走了，这就是电磁辐射的能量波长。须知太阳的核心密度很大，组成光的基本单位，单个光子，在它碰撞成一些亚原子质子前是“寸步难行”的。于是它们或在那里分裂，或吸收、或再次发射。结果一个光子化去成百上千年时间“跳”了近804，672公里来到太阳的表面。此时，光子们才释放出许多能量，这就是我们所见到的光，是一种相当纯洁的辐射。
1920年，英国天文学家亚瑟·埃金顿等人首次提出太阳的力量是一些亚原子现象，需要巨大的热，1926年他的著作中写道：“我们告诉人们需继续前行，找出发热所在。”
1950年，核聚变模型已千姿百态，除了一种叫中微子产生可怕的核聚变外，核反应已得到验证。研究人员又经过几十年辛苦工作，发现了理论预测的第三颗惟一的中微子，此项发现每天震憾地球。三年前，国际科学界终于解决了验证失踪的中微子问题，原来中微子已发生变异，成为一种过去不曾察觉的东西，直至最近在最新仪器的帮助下，它才得以现身。对于太**理学来说，何尝不是一件欣喜的事。
科学界为今天探索宇宙的成绩感到喜气洋洋，因为这加深我们对太阳的认识，坊间有人喜称现在是“太阳科学的黄金世纪”。中微子问题的解决是国际合作的结果。1995年，由美国nasa与欧洲太空署共同制成的太阳探测器在太空对接成功，它的设备宝库为全球科学家的研究做出宝贵贡献。
太阳的“发电机”
磁场与等离子体之间不停跳动使强行了解原因和作用的科学家几乎陷入无望境地。太阳是惟一对人类至关重要的宇空目标，太阳内部什么样的动因，使太阳成为一部磁场“永动机”？
磁场彻底地驱动太阳的一切，我们的星球也是个全方位的主要磁场，像南极和北极。地球物理学家相信，地球磁场的形成是由于像发电机那样，在星球非常热的核心外围有溶化的铁在运动。同理，以太阳为中心的磁场它的能的产生拟是内部的等离子体运动所至。
利用声波技术分析目标始于上世纪60年代。一位名叫罗伯特·莱顿的物理学家显示了太阳的表面呈现有节奏的振荡，如同鼓的表面每5分钟敲击一次的频率。太阳天文学家后来发现更多不同的声波，这些声波在通过太阳时引起共振。
上世纪90年代，此项技术已运用于太空探测器（soho）等太空设施，科学家们惊叹地说：“我们看到无人能想象的太阳的内部。”
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