對我們人類來說,通過光合作用不斷產生的有機物是太陽的最基本的恩賜。太陽輻射還能幫助我們推動地球上物質的循環和流動。日光,即紫外線能殺滅許多有害的微生物,照射皮膚可以將攝入的一些營養成分轉化為我們所必需的維生素D,幫助鈣的吸收利用。

當今通過科學技術裝備,人們擴大了對太陽能的直接或間接的利用。最簡單的是太陽能熱水器,再就是太陽能發電,用太陽能驅動車輛。日光被聚焦或能達到很高的溫度,現在世界上最大的拋物麵型反射聚光器有9層樓高,總麵積2500平方米,焦點溫度高達4000度,許多金屬都可以被熔化。

在地球上的化石能源逐漸趨於枯竭,並汙染嚴重的情況下,科學家對安置在地麵或太空中的太陽能電站寄予很大的期望。由於在高空的靜止軌道上每天可以有90%以上的時間受到陽光照射,並沒有大氣層的阻擋衰減,據計算每天每平方米能接收太陽能32kWh。

在20世紀70年代,美國國家航空和宇宙航行局和能源部曾提出了一個空間太陽電站方案,在靜止軌道上部署60個發電能力各為500萬千瓦的太陽能電站,可以基本上滿足本國對電能的需要。日本有一個計劃,在若幹年後將一顆發電能力為100萬千瓦特的衛星,送上距離地球表麵約3.6萬千米的軌道。甚至還有科學家設想在月球上建立太陽能電站。

我國的西藏、青海等地區,日照比較強,近年來地麵的太陽能發電裝置發展較快。西藏平均海拔4000米,是世界上離太陽最近的地方,空氣稀薄,透明度好、緯度低,年日照時數在3000小時左右,太陽能年輻射總量為每平方厘米185千卡以上,據測算西藏通過太陽能的開發利用年節能相當於12.7萬噸標準煤。

太陽的危害

然而太陽對我們也不是有百利而無一弊的,相對穩定不等於不變,地球上許多地質和氣象災害都與太陽活動有關。

大範圍來說地球的發展史上有過多次冰河期,每次冰河期地球氣候變冷,甚至導致生物物種的大量滅絕,1萬年前,最後一次冰河期結束,地球的氣候才相對穩定在當前人類習以為常的狀態。

小範圍來說,約11.2年的太陽黑子周期,對地球的氣候等方麵有相當的影響。太陽風也是一種太陽輻射,它是帶電粒子流。在太陽黑子、耀斑增多和日冕物質噴發時,會使太陽風大大增強,成為太陽風暴,引起大氣電離層和地磁的變化,會嚴重幹擾地球上無線電通訊及航天設備的正常工作,使衛星上的精密電子儀器遭受損害,地麵電力控製網絡發生混亂,甚至可能對航天飛機和空間站中宇航員的生命構成威脅。

2000年起,伴隨著太陽黑子的增多,太陽活動又一次進入活躍期,2001年9月下旬太陽發生了一次強烈的X射線爆發和質子爆發,達到正常流量的1萬倍,對跨越極地地區的短波通信、廣播等會造成一定影響。2000年全球地震加劇與太陽風暴影響地球磁場有關。有的科學家把太陽風暴比喻為太陽打“噴嚏”,太陽一打“噴嚏”,地球往往會發“高燒”。

風是好東西,空氣的流動可以使不同地區的空氣組成趨向均一,可以減少溫差,可以傳播花粉等,但風災,如龍卷風、台風、風暴潮往往造成生命財產的巨大損失。雨也是我們所不可或缺的,但是頻繁的洪澇災害,對人類正常的生產、生活破壞也是嚴重的。

全球氣候變暖

人為的因素往往加劇自然災害,除汙染問題外,突出的是溫室效應,大氣層中日益增多的二氧化碳、甲烷等能阻擋地球熱量的散發,如同溫室的塑料薄膜。近年來全球的政府機構和科學家都十分關注全球氣候變暖的問題,據觀測從19世紀末開始全球平均氣溫上升了0.3~0.6度,而且正在不斷加劇。大多數科學家認為主要原因是大量溫室氣體排放造成的溫室效應。

20世紀的90年代,全球發生的重大氣象災害比50年代多5倍,因此遭受的年均經濟損失也從60年代的40億美元飆升至290億美元。專家預言若不采取措施,在未來的100年中全球平均氣溫可能上升1.4~5.8度,這將使極端天氣和氣候事件更為頻繁,嚴重威脅全球社會經濟的可持續發展。

氣候變暖將導致海平麵升高。有一份以3000名科學家的調查為基礎撰寫的報告,預言2010年後海平麵將顯著上升。首當其衝的是太平洋島國圖瓦盧,目前海水已經侵蝕了圖瓦盧1%的土地,如果地球環境繼續惡化,在50年之內,圖瓦盧9個小島將全部沒入海中,在世界地圖上將永遠消失。

20世紀後由於人類活動等原因,地球上空的臭氧層變薄並出現空洞,太陽輻射中的紫外線,失去阻擋,大量到達地麵,人類和生物將因此而受到過強紫外線的傷害。

合理利用太陽能

確實,我們人類沒有能力改變宇宙演化規律,沒有能力改變太陽這個龐然大物的生老病死和喜怒哀樂。有科學家設想的地球人口過多或在遙遠的將來地球環境變得不適合人類居住的時候,可以向其他星球移民。即使可能實現,也隻是不得已的措施。

在今天我們必須麵對現實,必須進一步深入地研究太陽,更多地了解它的實際和運動規律,趨利避害,更好地利用它,例如在太陽能的利用方麵應該還有許多可能,包括用生物技術改造藻類、植物的光合作用能力。與此同時采取措施規避它的危害,加強對太陽活動的觀測,提高氣象、地質災害的預報水平;特別要減少溫室氣體的排放,保護和恢複臭氧層。

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太陽給人們以光明和溫暖,它帶來了日夜和季節的輪回,左右著地球冷暖的變化,為地球生命提供了各種形式的能源。也正因此,太陽成為永恒的象征,在很多文學作品及歌曲中得到頌揚傳唱。

日食形成的原因

日食奇觀

有時候,太陽高懸在天空中,光芒四射,好端端的一個大白天,但是忽然太陽缺了一大半,變成了月牙形,甚至完全不見了。於是,天地間出現了夜色,星星也在眨眼。過一會兒,慢慢地太陽又出現了,一切都和平時一樣,這是怎麼回事呢?這就是發生了日食。

世界上公認的最早的日全食文字記錄在《尚書·胤征》裏。據該書記載:

夏朝仲康時代,當時掌管天文的羲和家族有個官員,因沉湎於飲酒,懈怠職守,沒有預報即將發生的一次日食,而引起人們驚惶。國君仲康認為這是嚴重失職,便將羲和處死。科學家們推算,這是發生在公元前2037年10月21日的一次日全食。

關於日食的古老傳說

在世界各國的一些古老傳說裏,都提到日食是怪物正在吞食太陽。古代斯堪的納維亞人部族認為日食是天狼食日;越南人說那食日的大妖怪是隻大青蛙;阿根廷人說那是隻美洲虎;西伯利亞人說是個吸血僵屍;印度人則說是怪獸。

古埃及的太陽教徒相信,存在著一條可以吞食太陽神的蟒蛇。另有些埃及傳說記載,日食的發生是因為一隻想在天庭稱霸的禿鷹企圖奪走太陽神的光芒。

印加人的神話中,有隻能通過甩尾巴來呼風喚雨的貓,而日食和月食正是這隻神貓發怒的表現。

墨西哥印第安人每見日食,女人都歇斯底裏地驚叫,因為他們認為這是魔鬼即將降臨世間吃掉人類的信號。

美國的奧吉布瓦印第安人在日食發生時會向天發射帶火焰的箭,意圖是“再度點燃”太陽。

非洲的一些民族則認為,太陽和月亮本是一對戀人,他們追逐時就發生了日食。

古人對日食的解釋

在古時候,人們由於不了解產生日食的原因,對日食的現象感到十分不解和神秘,以致日食的發生竟製止了一場曠日持久的戰爭。

在公元前585年,在愛琴海東岸,有一天,米迪斯人和呂底亞人正在交戰,雙方打得難分難解。忽然天空中的太陽不見了,戰場頓時失去了平時的光明,天昏地暗。

雙方的首領都十分驚恐,認為這是上天對他們的懲戒,於是,都一致同意放下武器,平心靜氣地訂立了和平條約,結束了一場持續5年之久的戰爭。

據推算,這次日食發生在那年的5月28日。古人對日食的現象還作了種種有趣的解釋。比如:我國大多數地區傳說是“天狗”吃掉了太陽。有的地區還傳說是青蛙或豹子吃了太陽。因此,每當發生日食的時候,人們都要敲鑼打鼓,鳴盆響罐,以嚇跑天狗,營救太陽。

日食產生的原因

現在,科學家已弄清了日食產生的原因。我們知道,月球本身不會發光,因此,在太陽的照射下,在它的背麵會有一條長長的影子。

當月球繞地球公轉轉到太陽和地球的中間時,這時太陽、月球和地球恰好處在一條直線上,從而使月球擋住了部分照到地球上的光線,或者說,月球的影子投射到地球上。這樣,在月影掃過的地區,人們就會看到日全食。

日食在一年裏一般會發生兩次,有時也會發生3次,最多會發生5次,不過這是針對全地球而言,在地球上某個具體地方就很難碰到多次觀日食的機會。

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日食時,月球追上太陽。月球東邊緣剛剛同太陽西邊緣相接觸時叫初虧,是日食的開始。生光後約一小時,月球西邊緣和太陽東邊緣相接觸時叫複圓,從這時起月球完全脫離太陽,日食結束。

恒星起源的假說

恒星產生的兩種假說

一種是超密說。它是由蘇聯著名天文學家阿姆巴楚米揚在1955年提出的“超密說”。他認為,恒星是由一種神秘的“星前物質”爆炸而形成的。具體地講,這種星前物質體積非常小,密度非常大,但它的性質人們還不清楚。

與“超密說”不同的是“彌漫說”。其主旨是認為恒星是由低密度星際物質構成。它的淵源可以追溯至18世紀康德和拉普拉斯提出的“星雲假說”。星際物質是一些非常稀薄的氣體和細小的塵埃物質,它們在宇宙中各處構成了龐大的像雲一樣的集團。

星雲是構成恒星的物質

從觀測來看,星雲分為兩種:被附近恒星照亮的星雲和暗星雲。它們的形狀有網狀、麵包圈狀等,最有名的是獵戶座的暗灣,其形狀像一匹披散著鬃毛的黑馬的馬頭,因此也叫馬頭星雲,而美國作家阿西莫夫說它更像迪斯尼動畫片中的大灰狼的頭部和肩部。星雲是構成恒星的物質,但真正構成恒星的物質非常大,構成太陽這樣的恒星需要一個方圓900億千米的星雲團。

星雲聚為恒星的過程

從星雲聚為恒星分為快收縮階段和慢收縮階段。前者曆經幾十萬年,後者曆經數千萬年。星雲快收縮後最後形成一個星胚,這是一個又濃又黑的雲團,中心為一密集核。此後進入慢收縮,也叫原恒星階段。這時星胚溫度不斷升高,高到一定的程度就要閃爍身形以示其存在,並步入幼年階段。但這時發光尚不穩定,仍被彌漫的星雲物質所包圍著,並向外界拋射物質。