我還想知道
我國有世界上最早的觀測太陽黑子記錄。公元前140年前的《淮南子》中有“日中有踆烏”的記述。現今世界公認的最早的是載於《漢書·五行誌》中公元前二十八年三月出現的太陽黑子。
太陽確實有伴星嗎
太陽的夥伴是誰
有的恒星看上去是一顆星,但用望遠鏡觀察,它卻是兩顆互相吸引,互相繞轉的星,就像兩個在一起的夥伴一樣。
太陽這顆恒星有沒有夥伴呢?假如太陽真有一個夥伴,即伴星,那麼人類就可以解釋過去出現的一些現象,然後再想方設法防止今後可能出現的大災難。
物理學家的研究
1979年,美國哥倫比亞大學的地質學家沃爾特送給他父親阿爾瓦雷斯一塊6500萬年前的石頭,它與恐龍滅絕的年代相同。阿爾瓦雷斯對這塊古老的石頭分析後發現,其中含有豐富的銥。銥是天外的來客,地球上並不存在這種元素,因此,阿爾瓦雷斯提出了小行星撞擊地球的理論。阿爾瓦雷斯經過計算推斷,6500萬年前,有一顆直徑為1萬米的小行星和地球發生撞擊,揚起的塵埃彌漫著太空。在此後的3年至5年間,地球陷入了一片黑暗,植物停止了光合作用,造成植物和動物群的大片死亡,嚴重破壞了生態平衡,從而使恐龍走向了滅絕。
阿爾瓦雷斯的這一理論提出不久,芝加哥大學的古生物學家戴維·芬普和約翰·塞普科斯基研究了古生物滅絕的年代,發現古生物滅絕是有周期性的,平均每2600萬年發生一次。在過去的一億年中,即9100萬年前,6500萬年前,3800萬年前,1200萬年前,都發生過大突變和大滅絕,每次突變有75%的生物絕滅。
提出伴星假說
在這個基礎上,阿爾瓦雷斯的學生馬勒提出了伴星假說,即太陽有一位夥伴。這位夥伴的軌道周期,恰好是2600萬年。伴星質量很大,當它一接近太陽係外星的彗星群時,就擾亂了彗星群的正常運行,產生彗星雨。有些彗星撞擊了地球,造成地球上的災難和生物大滅絕。
馬勒的學說提出後,科學家們經過進一步研究認為:如果太陽有伴星,那麼這顆伴星便是一顆密度很大的白矮星。它沒有熱,沒有光,體積很小,質量卻大得驚人,它悄無聲息地在太空中繞太陽運行,因而人類很難發現它的蹤跡。
我還想知道
伴星:通常指雙星或聚星中較難觀測到的子星。天狼星的伴星β星,是人類最早發現的白矮星。它體積很小,和地球差不多。
太陽為什麼會自轉
太陽自轉的發現
太陽像其他天體一樣,也在不停地繞軸自轉,這在400年前是無人知道的。最早發現太陽自轉的人是意大利科學家伽利略,他在觀測和記錄黑子時,發現黑子的位置有變化,終於得出太陽自轉的結論。15世紀時,人們普遍認為,地球由於自轉引起了按一定周期變化的晝與夜的交替,並且太陽係內許多其他行星也都存在著自轉現象。
1853年,英國天文愛好者、年僅27歲的卡林頓開始對太陽黑子作係統的觀測。他想知道黑子在太陽麵上是怎樣移動的,以及長期以來都說太陽有自轉但這自轉,周期究竟有多長?幾年的觀測使他發現,由於黑子在日麵上的緯度不同,得出來的太陽自轉周期也不盡相同。換句話說,太陽並不像固體那樣自轉,自轉周期並不到處都一樣,而是隨著日麵緯度的不同,自轉周期有變化。這就是所謂的“較差自轉”。
太陽的自轉周期
太陽自轉方向與地球自轉方向相同。太陽赤道部分的自轉速度最快,自轉周期最短,約25日,緯度40度處約27日,緯度75度處約33日。日麵緯度17度處的太陽自轉周期是25.38日。稱作太陽自轉的恒星周期,一般就以它作為太陽自轉的平均周期。以上提到的周期長短,都是就太陽自身來說的。
可是我們是在自轉著和公轉著的地球上觀測黑子,相對於地球來說,所看到的太陽自轉周期就不是25.38日,而是27.275日。這就是太陽自轉的會合周期。
如果連續許多天觀測同一群太陽黑子,就會很容易發現它每天都在太陽麵上移動一點,位置一天比一天更偏西,轉到了西麵邊緣之後就隱沒不見了。如果這群黑子的壽命相當長,那麼,經過10多天之後,它就會“按期”從日麵東邊緣出現。
除了用黑子位置變化來確定太陽自轉周期之外,用光譜方法也可以。太陽自轉時,它的東邊緣老是朝著我們來,距離在不斷減小,光波波長稍有減小,反映在它光譜裏的是光譜譜線都向紫的方向移動,即所謂的“紫移”;西邊緣在離我們而去,這部分太陽光譜線“紅移”。
黑子很少出現在太陽赤道附近和日麵緯度40度以上的地方,更不要說更高的緯度了,光譜法就成為科學家測定太陽自轉的良好助手。光譜法得出的太陽自轉周期是:赤道部分約26日,極區約37日。這比從黑子位置移動得出來的太自轉周期要長一些,長約5%。
太陽周期有變
早在20世紀初,就有人發現太陽自轉速度是有變化的,而且常有變化。1901年至1902年觀測到的太陽自轉周期,與1903年得出的不完全一樣。不久,有人更進一步發現,即使是在短短的幾天之內,太陽自轉速度的變化可以達到每秒0.15千米,這幾乎是太陽自轉平均速度的1/4000,那是相當驚人的。
1970年,兩位科學家在大量觀測實踐的基礎上,得出了一個幾乎有點使人不知所措的結論。通過精確的觀測,他們發現太陽自轉速度每天都在變化,這種變化既不是越轉越快,周期越來越短,也不是越轉越慢,周期越來越長,而似乎是在一個可能達到的極大速度與另一個可能達到的極小速度之間,來回變動著。
太陽自轉速度為什麼隨時間而變化?有什麼規律?這意味著什麼?現在都還說不清楚,隻能說是些有待研究和解決的謎。空間技術的發展使得科學家們有可能著手觀測和研究太陽外層大氣的自轉情況,主要是色球和日冕的自轉情況。在日冕低緯度地區,色球和日冕的自轉速度,和我們肉眼看到的太陽表麵層——光球來是基本一致。在高緯度地區,色球和日冕的自轉速度明顯加快,大於在它們下麵的光球的自轉速度。
換句話說,太陽自轉速度從赤道部分的快,變到兩極區域的慢,這種情況在光球和大氣低層比較明顯,而在中層和上層變化不大,不那麼明顯。
太陽周期為何有變
一些人認為:太陽自轉速度隨深度而變化,我們在太陽表麵上測得的速度,很可能還繼續向內部延伸一段距離,譬如說大致相當於太陽半徑的1/3,即約21萬千米。隻是到了比這更深的地方,太陽自轉速度才顯著加快。
包括地球在內,許多天體並非正圓球體,而是扁橢球體,其赤道直徑比兩極方向的直徑長些。用來表示天體扁平程度的“扁率”,與該天體的自轉有關。地球的赤道直徑約12756.3千米,極直徑約12713.5千米,兩者相差42.8千米,扁率為0.0034,即約1/300。九大行星中自轉得最快的兩顆行星是木星和土星,它們的扁率分別是0.0637和0.102,用望遠鏡進行觀測時,一眼就可以看出它們都顯得那麼扁。
美國科學家迪克的理論
太陽是個自轉著的氣體球,它應該有一定的扁率,20世紀60年代,美國科學家迪克正是從這樣的角度提出了問題。根據迪克的理論,如果太陽內部自轉速度相當快,其扁率有可能達到4.5/100000。太陽直徑約139.2萬千米,如此扁率意味著太陽的赤道直徑應該比極直徑大60多千米,對於太陽來說,這實在是微乎其微。可是,要想測出直徑上的這種差異,異乎尋常地困難,高靈敏度的測量儀器也未必能達到所需要的精度。
為此,迪克等人做了超乎尋常的努力,進行了無與倫比的超精密測量,經過幾年的努力,他得出的太陽扁率為4.51± 0.34/100000,即在4.85/100000到4.17/100000之間,剛好是他所期望的數值。
1967年,迪克等人宣布自己的測量結果時,所引起的轟動是可想而知的。一些人讚歎迪克等人理論的正確和觀測的精密,似乎更多的人持懷疑態度,他們有根有據地對迪克等人的觀測精度表示相反意見,認為這是不可能的。
一些有經驗的科學家重新作了論證太陽扁率的實驗,配備了口徑更大、更精密的儀器,采用了更嚴密的方法,選擇了更有利的觀測環境,所得到的結果是太陽扁率小於1/100000,隻及迪克所要求的1/5左右。結論是:太陽內部並不像迪克等人所想象的那樣快速自轉。
退一步說,即使太陽赤道部分略為隆起而存在一定扁率的話,扁率的大小也是現在的儀器設備所無法探測到的。
企圖在近期內從發現太陽的扁率,來論證太陽內核的快速自轉,可能性不是很大。它將作為一個課題,長時間地反映在科學家們的工作中。不管最後結論太陽是否真是扁球狀的,或者太陽確實無扁率可言,都將為科學家們建立太陽模型,特別是內部結構模型,提供非常重要的信息和依據。
我還想知道
太陽磁場是指分布於太陽和行星際空間的磁場。太陽磁場分大、小尺度結構。前者主要指太陽普遍磁場和整體磁場,它們是單極性的,後者則主要集中在太陽活動區附近,並且絕大多數是雙極磁場。
太陽為什麼會收縮
通過望遠鏡獲取的太陽資料
自從1610年伽利略把望遠鏡指向天體之後,便結束了人類肉眼觀天的時代。380多年來,天文學家們獲得了有關太陽的許多資料。
根據德國天文學家威特曼的測量,太陽的直徑為139.2萬千米,這是目前最精確的太陽直徑測量值了。
據說,他為了測量太陽直徑,來到瑞士塔克爾諾天文台,利用針孔攝影機對準太陽望遠鏡焦點上的太陽像,進行了246次光電測量。
你知道139.2萬千米這個數值有多大嗎?相當於109個地球直徑之和,是太陽係九大行星直徑和的3.4倍。
艾迪的看法
1979年,美國天文學家艾迪發表了一個聳人聽聞的結論:太陽正在收縮。
他認為,過不了10萬年,太陽將縮為一個小點。到那時候,我們地球上的白天將沒有太陽。想想看,若是沒有太陽,將是一幅多麼可怕的景象!
美國天文學家艾迪提出了“蒙德極小期”的概念,他認為在蒙德極小期之內,黑子的記錄一次也沒有,太陽活動很弱,太陽活動11年周期的脈搏也停止了。
自1610年使用望遠鏡觀測太陽黑子以後,至19世紀中葉已經積累了大量觀測資料。黑子的11年周期已為天文界所公認。
1843年﹐德國天文學家斯玻勒在研究黑子緯度分布時發現﹕1645年至1715年的70年間﹐幾乎沒有黑子記錄。
1894年﹐英國天文學家蒙德在總結斯玻勒的發現時﹐把1645年至1715年這一時期稱為太陽黑子“延長極小期”。
1922年他又撰文以極光記錄的顯著減小來論述存在黑子延長極小期的可能性。
艾迪的看法在天文學界引起了激烈爭論,1979年艾迪也提出了更大膽的觀點,即太陽正在收縮著,太陽直徑差不多每年縮短1/850,太陽直徑差不多每年縮短1647千米。按艾迪的計算,太陽到了一定時期也就消失了。
艾迪的研究
艾迪曾認真研究了英國格林尼治天文台從1836年至1935年的太陽觀測資料,數據表明這117年間太陽直徑不斷收縮。他還研究了美國海軍天文台從1846年以來的觀測記錄,得出結論同上麵的結論一致。
艾迪還認真觀測了1567年4月9日的一次日環食。當時有人計算應是日全食,艾迪解釋說,原來的太陽比現在大些,月亮遮不嚴太陽的光線,所以就出現了一個環。
科學家的證明
法國哥廷根天文台也保存較完整的太陽觀測資料。科學家們的計算表明,太陽大小在200多年內變化不大,比起艾迪的數值要小得多。
天文學家還試圖從水星淩日的材料證明艾迪的觀點。根據42次水星淩日的觀測記錄發現,300多年來,太陽非但沒有縮小,還有增大的現象。此外,英國天文學家帕克斯還借助1981年日全食的機會進行了相關的觀測,得出的結論也和艾迪相反。
1982年,美國科羅拉多高空觀測所和薩裏空間實驗站的科學家們,精心研究了最近265年中水星繞太陽運動的資料,以及有關日食的資料,得出的結論是:太陽的直徑並不固定,它一直在“顫抖”,其周期約為76年。太陽直徑最大與最小時可相差300千米。
1986年,法國一些天文學家又宣布了一項驚人的消息:根據太陽黑子資料的曆史記錄分析,在17世紀時,太陽的大小與今天不一樣,300年以前的太陽直徑比現在大了2000千米左右,而且,那時候太陽的自轉速度也比現在慢4%左右。
我國科學家的計算
1987年,中國上海天文台與美國海軍天文台合作,將當年9月27日的日全食資料與1715年的資料比較,結果表明太陽確有收縮,但隻是艾迪數值的1/5,有些科學家從其他日全食資料來計算,也隻有艾迪數值的1/10。
太陽會一直收縮下去嗎?收縮的幅度到底有多大?科學家們觀點還很不統一,需要進一步觀測來證明。要想揭開這個太陽之謎,需要相當長的探索曆程。
我還想知道
上海天文台以天文地球動力學和銀河係、星係天體物理為主要學科發展方向,擁有基線幹涉測量、衛星激光測距、全球定位係統等多項現代空間天文觀測技術,是世界上擁有這些技術的台站之一。