可以說,太陽風隻不過是以不斷增加的速度向四周擴展的太陽大氣層而已。太陽大氣的外層在某些情況下,如日全蝕時可以直接觀測到,或可用專門的天文儀器拍攝下來。它就是赫赫有名的日冕。日冕呈輻射狀,圍繞著太陽。日晃的溫度高達100萬度,比它的發源地一一太陽表麵要熾熱得多。日冕的溫度是怎樣發生躍變的呢?對這個問題至今還不太清楚。

一種你難得聽說的,但在物理上仍然是很可靠的,並且今天也許為大多數天體物理學家所喜愛的理論認為,日晃加熱到上述的高溫是由機械作用產生的,也就是說通過戶曆胃日麵的米粒組織的爆裂而引起的。這是與巨大的,平均直徑約為1000千米的氣囊有關,氣囊裏的湍流以每秒100多千米的速度流出,並從太陽的深處上升。由於日麵上溫度達6000度左右,巨大氣囊接連不斷的爆裂所帶來的噪聲必定超過人們的想象,但這是可以計算的。著名的天體物理學家認為,噪聲不過是氣囊的爆炸聲。氣囊提供了加熱太陽大氣層的主要能量,從而加速了太陽風的粒子。

日冕看起來很穩定,其實是種假像。它跟燭火一樣,雖然兩者的外形都基本不變,但組成它們的物質不斷更新。盡管日晃擴展得相當大,但它隻能持續24小時。日冕的一次完全更新範圍隻到可見部分為止。

但是,人們對此立即會提出進一步的問題。首先是日冕物質高速離開太陽表麵飛灑到宇宙空間,這種物質是什麼?對此現在還沒有研究清楚。第二個問題是,是否可以說日冕基本上都是一些急速離開太陽的物質。可以這麼說,日冕(太陽的大氣層)不可能在可見範圍的邊界上完結。這與燭火類似,燭火中物質確是在不斷離開火焰的可見部分,並從燭心得到補充,因此,這就回答了第二個問題。日冕跑到了宇宙空間,成為太陽風。那麼,太陽風能吹到多遠?

在罕見的日全蝕時,天文學家用專門儀器對太陽的觀測結果表明,日冕的可見蹤跡竟離太陽達5×107千米,這是一個遙遠的距離。但另一方麵;邊也表明,太陽風不能一下子到達最裏麵的行星——水星,它距太陽5700萬千米。第二次世界大戰之後不久,隨著射電天文學的發展,才有可能使用新的觀測方法。巨大的射電望遠鏡的拋物麵天線首先用來探測和研究所謂宇宙“射電源”,諸如恒星、星雲或銀河係,它們除了發射可見光之外,還發射無線電波,特別是甚低頻的長波,遠在可見光範圍之外,能與可見光作比較。在天文學這一新分支迅速發展的情況下,有可能―新方法間接地發現完全不同的觀測對象(非射電源)的某些新信息。日冕就是這樣一種觀測對象。天文學家頭一次非凡地想到,如果由於地球的公轉,已知的射電源會移動到太陽附近,則可通過日冕記錄來繼續測量該射電源。日冕是如此彌散稀薄,它的物質引起了宇宙射電源的波動。這種波動必須通過日冕才能闖入地球,盡管存在散射和折射現象,但用靈敏的射電天文學方法記錄了它們。

在50年代或更早一些時候,用這種精密的觀測方法成功地證明了日冕的存在。也就是說,證明了形成太陽風的物質一直擴展到距太陽7000萬千米的地方,即超過了水星的軌道。太陽風雖然稀薄得用這種方法也很難確定,然而太陽等離子體(太陽風的確切科學名稱)還要擴展得更遠,越過了地球的軌道,無疑超越了火星的軌道。宇宙航行實驗(首先是飛到金星和火星的美國水手號探測器)再一次證明了這一點。

太陽不僅用自己的大氣層包圍著行星,而且還照亮它們,給它們熱量。多年來熟知這種宇宙環境的人,自然會想起老母雞用翅膀保護小雞的生動情景。這不過是一個形象的比喻,不一定恰當。根據我們今天知道的所有情況,我們可以肯定,能在宇宙中找到跟我們一模一樣的環境。要是沒有太陽風,沒有太陽大氣作保護,就沒有我們,地球就不能居住。近幾年來的天文學最引人注目的發現,無不與太陽風的研究有關。

現在我們還是回到老問題上來,就是太陽風究竟吹得多遠?我們認為,太陽風吹越了火星的軌道,這一判斷是很有根據的。因為我們根據的是美國宇宙飛船探測器發回地球的資料。該探測器探測了今天能通過直接觀測證實太陽風存在的區域。沒有理由認為,太陽等離子流偏偏會在今天我們研究的邊界上突然中斷。相反,我們可以相信,等離子流會超越火星軌道,因為組成等離子體的粒子到達地球的軌道區時,總是以每秒300多千米的速度運動著,它們必然會使等離子流衝過火星軌道。

科學家也是這樣推測的。他們根據至今探測器所探測的區域裏等離子體的狀態,首先是它們(粒子流)的速度和密度以及迎麵的阻力等。科學家根據這些資料就能計算出太陽風在宇宙空間至少能吹多遠。

對太陽發出的等離子流起著阻止作用的有兩個因素,其中較重要的一個因素可能是星際物質,其主要成分是氣態氫和極細小而稀薄的塵埃。因為人們拍攝到了它們,並證明它們對星光的影響,所以才知道它們的存在。它們在空間的分布必須足夠廣,占有幾百光年或更廣的空間。這樣由這種塵埃所構成的“光層厚度”才能看出它們的影響。

用這個方法估計星際塵埃的密度也是相當可靠的。為此隻需確定通過這種塵層的某顆恒星光的變化,就可進行估計。現以恒星發出的紅光為例來說明這種變化。這裏人們自然會問,應怎樣才能確定?紅色恒星光並不是原色光,而是由於塵埃而變色的,是一種假色光。實際上,這並不是個問題,因為天文學通過分光鏡研究恒星,可相當精確地測定出它的溫度和實際光色。如果用這種方法一次就能查明變色的程度,那麼隻需知道產生紅光的塵埃厚(即到新研究恒星的距離),就可計算出宇宙這一方向上塵埃聚集程度如何。

星際物質的濃度是非常小的。在廣漠無際的宇宙中,平均每立方厘米隻有一個原子。這已超過在地球上用任何一種昂貴技術方法所能製造的真空。這種稀薄得難以置信的物質,自然要成為太陽等離子體進一步向外擴展的障礙。太陽等離子體不斷地向四麵八方傳播擴散,其稀薄的程度隨著離太陽的距離增加而增高。太陽等離子體接近地球空間時,太空探測器再次正確地測量了它們。結果表明,它們還是很濃的,每立方厘米約有5~10個質子。太陽等離子體在遠離太陽的地方一定會變得很稀薄,相當於星際物質的濃度。