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平安晋惠客服电话
2025-02-24 00:21:59
平安晋惠客服电话

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太阳,这颗距离我们最近的恒星,既是地(di)球生命(ming)的摇篮,也是人类文明的基石。从原始部落的篝火崇拜(bai)到现代社(she)会的清洁能源革命(ming),从伽利略望远镜下的黑子观测到帕克太阳探测器穿(chuan)越(yue)日(ri)冕,人类对太阳的认知逐步深入,在持续不断(duan)的“逐日(ri)”中(zhong)了解太阳,在日(ri)升日(ri)落的轮回里解码自(zi)然。

约100年前,英(ying)国天(tian)文学家爱丁顿(dun)曾对爱因斯坦(tan)说,受不透明度的影响,太阳和其他(ta)恒星内部是宇宙中(zhong)最难以探测的结构。1962年,加州(zhou)理工大学教授莱顿(dun)就偶然发现,太阳表面并(bing)非平静如(ru)镜,而是一直在振荡,仿佛在“呼吸”。在这一发现的30年后,天(tian)文学家根据太阳表面的振荡反演(yan)出了太阳的内部结构。透过(guo)太阳的“呼吸”,人们进一步认识了太阳。

太阳的影响

呵(he)护(hu)万物生长,也“变幻无常”

大约在46亿年前,一个由(you)气体(ti)夹杂着尘埃的巨大星云在引力扰动下开(kai)始坍缩,随着物质向中(zhong)心聚集,99.86%的质量形成(cheng)了原始太阳,其余则逐步汇聚成(cheng)八(ba)大行星、矮行星和小行星,其中(zhong)就有我们的地(di)球。经过(guo)约3亿年的漫长演(yan)化,地(di)球上诞生了原始生命(ming)。

到目前为止,地(di)球仍是我们所知唯一存在生命(ming)的星球。生命(ming)之(zhi)所以能够在地(di)球上出现并(bing)呈现千姿百态,离不开(kai)赖以生存的太阳,太阳为生命(ming)的存在和繁衍提供了不可或缺的光和热。更重(zhong)要(yao)的是,太阳大气日(ri)冕不断(duan)往外运动形成(cheng)太阳风,从而吹出一个被称为日(ri)球层的巨大“襁(qiang)褓”,将太阳系(xi)八(ba)大行星包裹(guo)其中(zhong)。日(ri)球层为我们阻挡了70%的宇宙射(she)线,从而使得(de)地(di)球能够在诡谲多变的浩瀚宇宙中(zhong)偏居一隅、岁月静好。

然而,太阳也有自(zi)己的“脾气”。太阳上的各(ge)种爆发现象(xiang),如(ru)太阳耀斑和日(ri)冕物质抛射(she),释放出来的能量相当于上百亿颗原子弹的当量,并(bing)将几(ji)十亿吨(dun)的物质高速抛向太空。一旦这些(xie)物质撞向地(di)球,有可能产生强烈的地(di)磁(ci)暴(bao),严重(zhong)干扰卫星运行、通信导航,甚至电网和石油管道的安全。1989年的太阳爆发导致加拿(na)大魁北克省水电站的变压(ya)器烧毁,2022年的太阳爆发导致40颗星链卫星坠入大气层。太阳上面还点缀着大大小小的黑子,黑子时多时少,呈现一个平均约11年的周期。黑子越(yue)多、太阳越(yue)亮,这就使得(de)太阳亮度同样呈现一个11年的变化周期。虽然这种亮度变化幅度很小,却足以影响地(di)球的树木年轮、洪水,甚至是小麦的价格。1645—1715年期间,太阳上出现了几(ji)乎没有黑子的“蒙德极小期”,这正好对应地(di)球上小冰期最冷的一段(duan)时间。

地(di)球绕太阳的轨道也不是一成(cheng)不变的,其他(ta)行星对地(di)球的引力会让地(di)球的轨道变得(de)更加扁平,地(di)球就会周期性(xing)经历寒冷的冰期。随着太阳逐渐变老,太阳的亮度会稳步增加。10亿年后,太阳的亮度会增加10%,届时江海(hai)湖(hu)泊都将蒸干。50多亿年后,不断(duan)膨胀的太阳甚至可能把地(di)球吞没。

探索的脚步

从举头“望日(ri)”到抵近“探日(ri)”

黑子是太阳上最早被发现的神秘特征。在望远镜发明之(zhi)前,人类通过(guo)肉眼只能看(kan)到很大的黑子,我国古(gu)籍中(zhong)有上百次关于太阳黑子的记载。1609年,伽利略发明天(tian)文望远镜之(zhi)后,黑子的数目得(de)以每日(ri)记录;1843年,施瓦布发现太阳黑子存在11年的周期;1859年,卡(ka)林顿(dun)在观测太阳黑子时意外发现了太阳耀斑现象(xiang)。到了20世纪,随着望远镜性(xing)能的不断(duan)提高,越(yue)来越(yue)多的太阳结构特征和太阳运动陆续被观测到:1941年观测发现日(ri)冕的温度高达百万度,1959年卫星测量证实(shi)日(ri)冕以数百公(gong)里每秒的速度往外运动形成(cheng)太阳风,1962年发现太阳表面的五分钟振荡,1971年发现日(ri)冕物质抛射(she)现象(xiang)……

工欲善其事,必先利其器。每一次望远镜性(xing)能的提升都给太阳物理带来新的发现,甚至引发我们对太阳的全新认识。400多年前伽利略观测太阳黑子的望远镜直径只有1.5厘米,而目前全世界最大的太阳可见光望远镜直径达4米。在我国,1979年建成(cheng)的南京大学太阳塔为太阳耀斑的光谱研究作出了卓越(yue)贡献,1984年建成(cheng)的中(zhong)国科学院国家天(tian)文台磁(ci)场望远镜为研究太阳磁(ci)场的长期演(yan)化提供了宝贵资料,2012年建成(cheng)的云南天(tian)文台红外太阳望远镜使我国的太阳观测研究进入世界第(di)一梯(ti)队。如(ru)今(jin),我国的1.8米太阳望远镜已初步建成(cheng),2.5米太阳望远镜也正在研制。这两台望远镜都采(cai)用了自(zi)适应光学技术(shu),可以最大程度降低地(di)球大气抖动对观测带来的影响。

我国在太阳空间探测方面起步较晚,2001年神舟二号飞船上搭载了太阳X射(she)线和伽马射(she)线探测器;2021年8月发射(she)的风云气象(xiang)卫星搭载了我国首个X射(she)线和极紫外成(cheng)像(xiang)仪(yi);同年10月,我国发射(she)了羲和号太阳探测卫星,在国际上首次实(shi)现全日(ri)面色球光谱空间观测,并(bing)得(de)到了太阳低层大气自(zi)转角速度随高度和纬(wei)度的分布。目前,10余个国家的科研人员正在分析羲和卫星数据。2022年10月,我国发射(she)了夸父一号太阳探测卫星,可同时测量太阳表面的磁(ci)场演(yan)化、监视(shi)太阳耀斑和日(ri)冕物质抛射(she)过(guo)程。

我国古(gu)代的“逐日(ri)”神话,已经变成(cheng)了如(ru)今(jin)抵近“探日(ri)”的现实(shi)。

人类与太阳

从探索奥秘到生活应用

日(ri)升日(ri)落,从未(wei)停息,我们所熟悉的太阳蕴(yun)藏着大量奥秘:太阳内部是如(ru)何(he)分布的、太阳磁(ci)场是如(ru)何(he)产生的、日(ri)冕是如(ru)何(he)被加热到上百万摄氏度(太阳表面温度约5500摄氏度)的、日(ri)冕磁(ci)场是如(ru)何(he)分布的、太阳爆发是如(ru)何(he)触发的、太阳爆发会对地(di)球产生多大的影响……

为了破解这些(xie)奥秘,科研人员在分析现有观测数据的同时,也在规划未(wei)来的探测路径。对于太阳内部结构,所有的电磁(ci)波(bo)都难以窥(kui)见其真容,中(zhong)微子却可以,我国学者正在建造(zao)中(zhong)微子探测器以研究太阳内部的精确分布;对于日(ri)冕加热问题(ti),美国和日(ri)本都有卫星发布计(ji)划,我国科研人员也在筹划抵近探测卫星;对于日(ri)地(di)空间环境(jing),美国和我国都正在筹划立体(ti)探测网;对于太阳爆发及(ji)其对地(di)球的影响,我国正计(ji)划在日(ri)地(di)第(di)五拉格朗日(ri)点部署羲和二号卫星;对于太阳磁(ci)场的起源,美国和我国同行都在筹划太阳极轨卫星,以期首次实(shi)现对太阳极区的正面成(cheng)像(xiang)。

经常会有人问:研究太阳,意义在哪里?科研的目的,一是拓展人类的认知边界,探索大自(zi)然的奥秘;二是引领新技术(shu)的发展。比如(ru),地(di)外天(tian)体(ti)通常距离我们非常遥远,天(tian)文探测经常面临(lin)的是极微弱信号,对分辨极微弱信号的需求大大促进了新技术(shu)的进步。太阳物理研究非常重(zhong)要(yao)。一方面,太阳上的各(ge)种结构和爆发现象(xiang)也会出现在其他(ta)恒星上或黑洞(dong)周围,但(dan)唯有太阳可以被我们在相对较近的距离观测,对太阳的研究可以为探索其他(ta)天(tian)体(ti)的奥秘提供不可或缺的参考;另一方面,太阳爆发会对人类产生灾害性(xing)影响,因此,对太阳的研究可以为预报以及(ji)减少这些(xie)灾害性(xing)影响提供理论基础。在未(wei)来,如(ru)果火星移民和星际探索成(cheng)为现实(shi),我们需要(yao)考虑的一个重(zhong)要(yao)问题(ti)就是在太空中(zhong)避免太阳爆发产生的高能粒(li)子轰(hong)击我们的身体(ti)。

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