第三章(2 / 3)

現代星雲說保留了原始星雲說中的合理成分,汲取了現代天文學和物理學的最新研究成果,在一定程度上能夠較好地解釋太陽係的結構和運動特征。

【太陽黑子之謎】

太陽就像一個火球,散發著耀眼的光芒,其表麵的活動現象非常複雜,也相當豐富多彩。太陽黑子是人們最早發現也是最熟悉的一種發生在太陽光球表麵的活動現象。

太陽的表麵並不是無瑕的,有時也會出現或多或少的黑斑,這就是太陽黑子。我國對黑子的觀測源遠流長。《漢書?五行誌》中記載:“漢成帝河平元年三月乙未,日出黃,有黑氣大如錢,居日中央。”據專家考證,乙未應為己未。這指的是公元前28年5月10日的一次大黑子,這條記錄不僅說明了黑子出現的日期,還描述了黑子的大小、形狀和位置。

其實,早在公元前140年前後成書的《淮南子?精神訓》中就有“曰中有蹲鳥”的記載,蹲鳥就是黑子。甚至追溯到3000多年前的殷代,殷墟出土的甲骨文中也不乏太陽黑子的記錄。

近些年來,我國天文工作者從公元前781年到公元1918年約2700年的曆史典籍中,査出數百條有關黑子的記載。

歐洲人觀測太陽黑子開始於意大利天文學家伽利略。1610年,伽利略用望遠鏡在霧靄中觀察太陽,並看到了太陽黑子。與他同時使用望遠鏡觀測太陽黑子的還有德國的賽納爾、荷蘭的法布裏修斯和英國的哈裏奧特。

從肉眼直接觀測到使用望遠鏡觀測,標誌著人類對太陽黑子現象的研究逐漸走向科學階段。那麼,黑子為什麼是黑的?黑子是怎樣形成的?

太陽黑子看上去是黑的,實際上並不真是黑的,它們也是熾熱明亮的氣體,平均溫度大約4527℃,但比太陽光球溫度5727℃要低多了,相形見絀,顯得暗黑了。

黑子的大小相差很懸殊,大的直徑可達20萬千米,比地球的直徑還要大得多,小的直徑隻有1000千米。大黑子一般都由本影和半影組成。本影是黑子中間最黑暗的部分,溫度隻有4127℃。半影是外麵一圈不太黑的部分,溫度大約5227℃。較大的黑子經常是成對出現,並且周圍還常常伴有一群小黑子。黑子的壽命也很不相同,最短的小黑子壽命隻有兩三個小時,最長的大黑子壽命大約有幾十天。黑子的數目有時多,有時少。黑子大量出現的期間,還會伴隨著其他一些現象出現,叫太陽活動峰年;黑子很少的期間,叫太陽活動穀年。兩個峰年之間的周期平均為11年,曆史上記錄的最長周期達到17.1年,最短的周期隻有7.3年。

1904年,英國的天文學家發現,在每個11年周期中,黑子先在日麵中緯度地區出現,然後逐漸向低緯度方向移動,直到赤道附近。

太陽黑子的本質是什麼?它們是怎樣形成的?科學家認為,太陽黑子起源於太陽內部磁場與太陽較差自轉相互作用的結果。太陽自轉時,太陽赤道附近的自轉速度比高緯度區域的自轉速度要快一些。太陽赤道附近的自轉周期是25天,南北緯30°的自轉周期是26.3天,緯度45°的自轉周期是26.9天,被稱為較差自轉。由於太陽的較差自轉,太陽赤道地區表麵以下的磁力線就會變長。太陽自轉一次磁力線就拉長一點兒,多次自轉以後,磁力線就會絞在一起成為磁力線的扭結。磁力線形成扭結後,磁場強度猛增,其結果就使這些磁力線扭結從太陽的表麵以下浮到了太陽的表麵上。磁力線扭結的強大磁場又抑製了從下往上輻射的光和熱。結果這一部分的溫度就比周圍低,看起來就比周圍黑,太陽黑子就形成了。太陽黑子就是太陽表麵的局部強磁場區。而其他形形色色的太陽活動現象,都是太陽表麵活動區的強磁場與太陽大氣中的電離氣體相互作用的結果。

太陽黑子的活躍程度對地球也有一定影響。科學家可以通過太陽黑子的周期變化預測地震、厄爾尼諾現象等。

地球上級別較低、破壞力較小的地震是經常發生的。太陽黑子對於級別高、破壞力大的地震,特別是對其高發期的預測則顯得十分重要。根據各種天文因素變化預測,2007年6月會較集中地發生幾次7級以上的地震。如果發震時有較大的太陽黑子出現,則震級會相應提高,發震次數也會增加。如果在2007年11月至2008年2月有大彗星過近日點,那麼這個時段及延後的一年時間裏將會出現強地震高發期,8級左右地震會有多次發生。如果沒有大彗星過近日點,那麼這一時段7級以下地震則較多。

相關研究發現,厄爾尼諾現象的發生與太陽黑子高峰期、大彗星出現、行星、地球所處黃道麵位置相關。基於上述的認識,科學家預測在2007年1~10月份將不會有強厄爾尼諾事件發生,而2008年(上半年)則有可能出現強厄爾尼諾。如果在2007年11月至2008年2月有大彗星過近日點,那麼此時段將定會有強厄爾尼諾事件發生,其高峰期則會出現在2008年的1~2月份。

除此以外,科學家們通過對樹木年輪的研究,發現在過去的11400年裏,共有31次太陽黑子活動頻繁期,毎次平均持續30年。其中最長的一次持續了90年。這些結論的得出有助於科學家對我們目前所處的這次黑子活動頻繁期的持續時間進行推測,從而更深入地研究太陽黑子的活動對地球的影響。

【太陽活動與地球旱澇】

關於人類而言,旱澇是重大的自然災害之一。大範圍與持久的旱澇,會給人類帶來嚴重的損失。因此,人們早就在研究旱澇的規律與成因,以求能及時地預報與預防。

旱澇的發生是有一定規律可循的。有些具有明顯的周期性,有些則是隨機的。當然,這裏說的周期,並不是嚴格的周期,而是準周期。比如,我國降水變化大約有30~40年的周期,而長江中下遊地區的降水,平均周期為35年;黃河流域的大幹旱具有80~90年的周期;渤海的嚴重冰情大約10年左右發生一次,等等。

我國的水文、氣象學界十分重同一流域,在不同的時期也是不一視對旱澇規律的研究。由於旱澇主樣的。比如在長江下遊地區,太陽要決定於氣候演變,追根溯源,就是做氣候演變規律的研究。我國悠久的曆史上留下了豐富的水文、氣象、物候的記事,為這方麵的研究提供了寶貴的資料。這個優勢是外國所不具備的。

研究表明,氣候的若幹周期與太陽活動周期有明顯的對應關係。比如長江年徑流量變化具有約22年的周期,淮河有約10年的周期,而西江、黃河、永定河與鬆花江流域有40年左右的周期。這些周期與太陽活動的基本周期頗為一致。

近500年來,我國東半部地區的幹旱指數具有2~3年、8~10年、22~26年的明顯周期,這些周期跟太陽活動的幾個周期很接近。

除了周期對應之外,太陽活動對氣候的影響,即使在同一地區或活動峰年與穀年附近,旱港次數比其他年份要多。特別是,在峰年附近,澇的次數比旱的多;而在穀年附近,旱的次數比澇的多。如果就整個長江流域來說,也大致是這個情況。即在太陽活動峰年附近雨水多,易澇;在穀年附近雨水少,易旱。近500年來黃河流域的水旱情況,存在有“強濕弱幹”的規律,也就是太陽活動強時,雨水較多;在太陽活動弱時,雨水較少。不過這種關係仍然很複雜,在太陽活動峰年時不一定有大水,而可能在活動峰年過後一兩年才發生大水。