正文 第15章 中國在天文學方麵的貢獻(3 / 3)

大衍曆是僧一行在全麵研究總結古代曆法的基礎上編製出來的。它把過去沒有統一格式的我國曆法歸納成七部分:第一,計算節氣和朔望的平均時間;第二,計算七十二候;第三,計算太陽的運行;第四,計算月亮的運行;第五,計算時刻;第六,日食和月食的計算;第七,計算五大行星的運行。這種編寫方法,內容係統,結構合理,邏輯嚴密,因此在明朝末年以前一直沿用。可見大衍曆在我國曆法上的重要地位。盡管大衍曆是當時最優越的曆法,但是,頒行不久便遭到守舊派的反對。後來分別用麟德曆、從印度傳入的九執曆和大衍曆來計算,結果是大衍曆十有七八是準確的,麟德曆十有三四準確,九執曆十次僅有一二次準確。在事實麵前,大衍曆才得以繼續使用。

總之,僧一行在天文、曆法、儀器製造和數學等方麵都有很大的功績,是一位在中國科學技術史上卓有建樹的著名天文學家。

4.太陽黑子的最早記錄

世界上最早的有關太陽黑子的記錄是在中國公元前140年前後成書的《淮南子》中。《漢書·五行誌》中對前28年出現的黑子記載則更為詳盡。

天文學家對黑子的活動從1755年開始標號統計,規定太陽黑子的平均活動周期為11.2年。黑子最少的年份為一個周期的開始年,稱作“太陽活動極小年”,黑子最多的年份則稱作“活動極大年”。

我國是世界上最早發現太陽黑子的國家,早在殷商甲骨文就有太陽黑子的相關記載,在戰國時期及漢代也有不少與太陽黑子有關的記載,目前公認的世界上最早的太陽黑子記載是漢書卷二十五行誌下:“和平元年……三月乙末,日出黃,有黑氣大如錢,居日中央。”和平元年是公元28年。我國古代非但有公認的最早的黑子記錄,而且數量很多,記錄很詳細。從漢和平元年到明末為止,共有一百多次太陽黑子的記錄,這些記錄既有準確的日期,又有黑子形狀、大小、位置甚至變化的情況。對太陽黑子的活動及其對地球的影響的研究提供了十分寶貴的資料。

世界上最早關於太陽黑子的文獻記載出現於我國的《漢書》中,當中有“日黑居仄,火如彈丸”的描述。歐洲人發現太陽黑子的時間要遠遠遲於這個時間,而且在他們看到這種現象之後當地教會還禁止談論,並否認太陽黑子的存在,因為這違背了宗教教義。

太陽黑子的溫度一般大約在4500℃左右,這要比太陽表麵的平均溫度要低1500℃左右。

那麼太陽黑子是怎麼形成的呢?太陽黑子的活動性根源是什麼?到目前為止,還沒有一個非常完善的理論可以完美地解釋黑子的形成,但是已經發現有一個大而較簡化的模式解釋。

一般認為太陽黑子和其他活動性都起因於熱對流和各部分自轉速度不同。可以設想在太陽上原來存在南北兩個磁極,在對流層裏麵形成的經向磁場。太陽物質的不同部位以不同轉速運動(這稱為較差自轉),赤道附近自轉較快靠近及區轉得較慢。於是“凍結”在太陽物質裏的磁力線就會逐步被拉長並環繞太陽,帶有緯向成分。經多次纏繞之後緯向成分愈來愈強。磁場強度與磁力線的密度成正比,在多次纏繞之後太陽物質裏的磁場基本變成緯向而且強度大為增加。磁力線之間互相有斥力,磁場加強時斥力愈來愈強。既然磁場“凍結”在太陽物質裏麵,磁力線的斥力就給太陽物質加上一種膨脹壓力,通常稱為磁壓。在太陽內部對流層內,由於不均勻性,各處的氣體壓力並不完全相同,如果某處磁壓超過氣壓,這一團物質就會膨脹,結果會像水裏的氣泡一樣受到上浮力的作用向表麵升起,最後連磁力線帶物質都冒出太陽表麵。在磁力線集中穿過對流層頂部進入光球的地方就會形成黑子。在磁力線集中和穿入的部位形成的黑子分別為N極性和S極性。且赤道兩側的磁力線走向正好相反,所以在南半球和北半球形成的黑子對的極性也相反。

由左到右可見磁力線纏繞的情形,及南北半球黑子的極性相反。到此為止,我們發現所找到的資料對以上的說明差異性不大,均是以同一理論為觀點。但接下來,討論到為何磁力線會影響到溫度時,便出現了新、舊兩種差異性頗大的理論。

依照舊理論的說法,由於黑子裏麵磁力線大量密集,強大的磁場阻礙著太陽由內部到日麵的對流,也就是電漿在黑子區的強大磁場之下不能隨意移動,形成類似栓塞的效果,防止能量繼續從內部流向表麵。當栓塞上方的物質冷卻後,已將近5000千米的時速流回太陽表麵,周圍的電漿便朝向黑子中心的磁場中進一步冷卻並沉降,在磁場強度未衰之前,冷卻效應便能夠繼續維持黑子結構的穩定。