第二章學生太空奧秘的科學探索2
20.太陽的黑子之謎
1610年，伽利略發現了太陽黑子現象。從此，人類開始了對太陽黑子活動的探索。
1926年，德國的天文愛好者施瓦貝發現每經過約11年，太陽活動就很激烈，黑於數目增加，有時可以看到四五群黑子，這時稱作“黑子極大”；接著衰弱，到極衰弱，到後來太陽幾乎沒有一個黑子。因此，每經過11年，就稱作一個“太陽黑子周”。
國際天文學界為黑子變化周期進行了排序，從1755年開始的那個11年稱作第一個黑子周，1998年進入第23個黑子周。
1861年，德國天文學家施珀雷爾發現，黑子出現是遵從一定規律的：每個周期開始，黑子與赤道有段距離，然後向低緯度區發展，每個周期終了時，新的黑子又出現在高緯區，新的周期也就開始了。
20世紀初，美國天文學家海耳研究黑子的磁性，發現磁性由強到弱直至消失的周期恰好是黑子周期的2倍，即22年。人們將這個周期稱作磁周期或海耳周期。
但也有人對太陽黑子活動周期持續的時間提出異議。19世紀80年代，德國天文學家斯波勒發現1645～1715年裏，人們很少看到太陽黑子活動，緊接著，英國天文學家蒙德爾指出，這70年太陽活動一直處於極低水平，太陽黑子平均數比通常11年周期中黑子極少的年份還要少，有時連續多年竟連一個黑子也沒有。被稱為“蒙德爾極小期”。
關於太陽黑子活動周期問題，爭論一直在繼續，新觀點不斷湧現。
21.月球的輝光之謎
人類在地球上觀測月亮，總能發現月亮帶著淡淡的黃色光暈。可是當人類到那裏實地考察時才發現，月球其實是個死寂的世界。但月球的環形山卻經常發出美麗的輝光，這令人大惑不解。
英國天文學家赫歇爾在1883年，蘇聯科學家阿齊列夫1955、1958、1961都在阿裏斯塔克環形山發現了月球的輝光，都認為是火山噴發造成的。
1963年，美國洛韋爾天文台的兩位天文學家也在阿裏斯塔克環形山觀測到兩次月球的輝光。同一年，英國曼徹斯特大學的兩位科學家對月球開普勒環形山進行觀測時，也發現了輝光。
1969年7月21日，美國“阿波羅11號”飛船在環繞月球航行時，宇航員阿姆斯特朗發現阿裏斯塔克環形山發出熒光，他當即向地麵指揮中心彙報了這一情況。
對於月球發出的奇異輝光，除有人認為是火山噴發之外，人們還作出了種種解釋。有人認為這種輝光同太陽有關，尤其同太陽的耀斑有著密切的聯係。有人認為是月球土壤中的氣體揮發，揚起灰塵，灰塵摩擦生電，而靜電積累到一定程度就產生了輝光。還有人認為，由於某種原因月球岩石發生斷裂，其中的某些氣體因體積膨脹而發出了輝光。
上述的這些解釋雖各有道理，但均未得到普遍認可，因此，月球為什麼能發出輝光，至今仍是個謎。
22.木星磁場、極光與光環
木星磁場強度為地磁強度的10倍，磁極方向和地球相反，在木星指南針確實是“指向南方”，木星的磁層比地球的磁層要大100倍，可直接達到700萬千米之處。地球磁層隻在距地心7～8千米範圍內。打個比方，如果我們在夜間能用眼睛看見木星和它的磁層的話，木星本身隻相當於一顆亮星那麼大，木星的磁層則要比月亮大16倍。另外，木星磁層隨太陽風“吹拂”，十分迅速地頻頻收縮和膨脹著。
木星有極光。地球上極地地區出現極光，是因為磁場捕獲了來自太陽的帶電粒子，太陽風到達木星這麼遠的地方，帶電粒子也衰減得很多了，但由於木星強大的磁場，仍然可能捕捉到太陽帶電粒子，這在理論上完全成立，過去卻一直沒有觀測到。1979年，當“旅行者1號”轉到木星的背麵時，觀看到一場動人的極光“演示”，夜幕中，一條長約3萬千米的巨形光帶，正在長空搖曳生姿，翩翩舞動。這還是在地球以外的太陽係天體上頭一回遭遇極光，既在意料之外，又在情理之中。這一切再次說明了物理規律的普遍性和準確性。
木星也有光環。這是1979年3月4日，由“旅行者2號”無意中發現的。4個月以後，“旅行者2號”再次飛抵木星，證實了這一發現。木星環像個薄薄的圓盤，很暗，也不大。其厚度隻有30來千米，寬度約6500千米，由大大小小的黑色塊狀物構成，外圍離木星中心12萬千米。由於黑色石塊不反射太陽光，光環又小又薄，難怪我們在地球上長期都發現不了它。於是，木星在土星、天王星以後，一躍而進入有光環行星的行列。
23.木星的最大衛星
木星的衛星是個大群體，共有16顆，其國四個最大衛星，分別為木衛一愛莪、木衛二歐羅巴、木衛三蓋尼米得、木衛四卡利斯托。
木衛一距木星的平均距離為42萬千米，以強烈的火山爆發而聞名。迄今記錄到正在爆發的至少有9座，噴發時間很長，火山灰每年覆蓋表麵約1毫米厚。木衛一表麵非常平坦，沒有隕石坑，表麵由火山灰裝飾得五彩繽紛。
木衛二離木星平均距離67萬千米。表麵江河花紋很顯眼，可能存在軟冰或液態水。“旅行者1號”發現木衛二是一顆由厚厚冰層覆蓋的岩石球體，近乎白色，色調柔和。赤道一帶有斑狀的黑區和亮區，被黑色線條穿過有長、短，縱橫交錯如同亂麻。可能是相連接的環形山、方山，最高不過50米，是最平坦的天體。
木衛三是太陽係最大衛星，距離木星107萬千米。“旅行者1號”測得其朝向木星一麵有嚴重環形山化了的多邊形區域，橫跨達幾十千米。它們周圍是明亮的網狀係統，這些地形是相距很近的一些平行的山脊和山脊之間的溝組成的一個個區域，有的達20條之多。表麵有斷層和地殼變動痕跡。
木衛四，由於被隕星撞擊了約40億年之久，它的表麵布滿了環形山。在一個巨大而平坦的圓形盆地，周圍鑲嵌著一圈圈同心的山脈，就像一圈凍結了的海嘯(潮汐波)。科學家們推測，由於一顆特大隕星的撞擊，將木衛四表麵的冰層融化了，使水從撞擊處向四處擴展，但又快速重新凍結，因而形成了這些山脈。
相信科學技術的迅速發展，總有一天人類會更加深入地了解木星。
24.火星上的塵暴
火星上也有塵暴，影響麵特別廣，可遍及火星每個角落，而且持續時間長，可達幾個月之久。通常，塵暴發起於火星南半球的“諾阿奇斯”地區。當火星達到近日點時，“諾阿奇斯”地區接受的熱量最多，這就會引起一次大塵暴。因此，按火星繞日周期算，約2個地球年發生一次大塵暴。1971年9月～1972年1月的大塵暴持續了近4個月，當時美國的“水手9號”飛船恰好於1971年11月飛達火星，大塵暴使這艘飛船根本就無法拍照。這次大塵暴是迄今觀測到的最大的一次火星塵暴。
火星塵暴是如何形成的呢?一般的解釋是，太陽的輻射加熱起了重要作用，特別是火星運行到近日點，太陽的輻射非常強，引起火星大氣的不穩定，使晝夜溫差加大，而加熱後的火星大氣上升便揚起灰塵。當塵粒升到空中，加熱作用更大，塵粒溫度更高，這又造成熱氣的急速上升。熱氣上升後，別處的大氣就來填補，形成更強勁的地麵風，從而形成更強的塵暴。這樣一來，塵暴的規模和強度不斷升級，甚至蔓延到整個火星，風速最高可達每秒180米。在地球上，12級台風的風速定為每秒35米，而18級的特大台風，其風速也不過每秒60米。由此可見火星塵暴的厲害。
然而，火星塵暴的分布很特別，塵暴的發源地多半在火星南半球，特大塵暴發源地更局限在某幾個地區，特別是“諾阿奇斯”地區。
25.太陽為什麼會自轉
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。
1612年，伽利略發表了關於太陽黑子的活動記錄，其中又發現黑子位置並非固定不變，也發現了太陽確實有自轉。
到19世紀中葉，英國天文愛好者卡林頓對太陽黑子和太陽自轉周期進行了詳細觀察，由於太陽不是一個固體球，而是氣體球，因而它的各個部分自轉是不同的，這是卡林頓的發現。
太陽自轉周期隨緯度不同而變化，赤道地區自轉周期為25天，緯度為40度的地區自轉周期為27天，80度地區為35天，太陽自轉的平均一周期為25.4天，在地球上測量太陽的自轉周期平均為27.3天。
太陽自轉除了因緯度變化而不同外，自轉速度也是不均勻的。在20世紀初時，人們測定太陽自轉速度的變化差不多是太陽自轉平均速度的1／4000。1970年，有些科學家還提出，太陽的自轉速度每天都在變化，它的變化速度是在一個極大值與極小值之間，這似乎令人感到難以解釋。
研究太陽自轉還包括太陽大氣層的自轉問題。一般來說，在大氣低層的自轉情況也基本上隨緯度而變化，在大氣中上層的自轉沒有什麼明顯變化。此外，太陽自轉還涉及到太陽黑子的分布問題。這些研究還是初步的，還有許多問題需要進一步研究。