电子书 “太阳系三部曲” 已制作完成
>>> 欢迎选购 <<<

太阳的故事 (十三)

- 卢昌海 -

上一篇 | 返回目录 <<

十三. 谜团锦簇的太阳大气层

本文已收录于电子书《太阳的故事》
欲读本文者
>>>>>> 请购买该书 <<<<<<

>> 返回目录 | 下一篇

注释

1. 日冕的温度是用光谱学手段测定的。 我们在 第六节 中提到过， 十九世纪下半叶， 人们曾在日冕中发现过许多新谱线， 甚至一度以为发现了新元素， 后来才意识到它们来自于高度电离的金属离子。 这一点虽然打碎了发现新元素的美梦， 却给了人们一个估算日冕温度的机会， 因为电离需要高温， 要想产生那些日冕谱线所对应的高度电离的金属离子， 必须有 100-300 万度的高温， 这就是日冕温度的观测由来。
2. 看过彗发相片的读者可能会觉得奇怪， 彗发 “仿佛是被一股来自太阳的 ‘风’ 吹起来的” 是一种很容易萌发的感觉， 为何直到二十世纪五十年代才由比尔曼提出太阳风的想法呢？ 这是因为对这种感觉有一种更简单的解释， 那就是彗发是被阳光本身的光压 “吹” 起来的。 比尔曼是在排除了这种可能性之后才提出 “太阳风” 的想法的， 而非单纯猜测。 另外还要提到的是， 比比尔曼早一个世纪的十九世纪中叶就有人提出过类似于太阳风的想法， 起因是太阳耀斑与地磁暴之间存在时间关联， 仿佛后者是由前者所发射的粒子流引起的 (请读者想一想， 这种 “太阳风” 与比尔曼的有何区别？)。
3. 太阳风的存在首先由航天器而非地面观测站所证实不是偶然的， 因为太阳风是一种以电子和质子为主的带电粒子流， 它们会被地磁场所排斥， 从而很难被地面观测站所直接探测。 另外要提到的是， 太阳风早已不再被视为是日冕的一部分了， 甚至连它是否属于太阳大气层， 有些文献也有不同的选择。
4. 日球层的边缘不是一个单一概念， 它自内向外包含了三个层面： 太阳风的风速由超声速变为亚声速的地方被称为 “终端激波” (termination shock)； 太阳风的压强减弱到无法再推动星际尘埃 (即两者压强相等) 的地方被称为 “日球层顶” (heliopause)； 星际介质的运动首度因遭遇太阳风而减速的地方被称为 “弓形激波” (bow shock)。 另外要提到的是， 有些人将日球层的边缘或其中某一个层面——比如 “日球层顶”——视为太阳系的边界， 那是不合适的， 因为它无法涵盖被认为是太阳系最外围的所谓 奥尔特云 (Oort cloud)。
5. 令人感慨的是， 太阳黑子不仅在相对蒙昧的伽利略时代对某些观念造成了冲击， 甚至在三百多年后的中国文革期间， 还因为太阳所承载的政治象征而成为了禁忌， 有些教师甚至因为讲授太阳黑子而被打倒， 乃至打死。
6. 黑尔的这一研究利用了荷兰物理学家塞曼 (Pieter Zeeman, 1865-1943) 在 1897 年所发现的所谓塞曼效应 (Zeeman effect)， 它表明光谱线在磁场作用下会分裂， 且裂距与磁场强度成正比， 这一效应开启了用光谱学手段测算磁场强度的大门。
7. 耀斑也能抛射物质， 但数量要少得多。 另外顺便说一下， 无论耀斑还是日冕物质抛射， 它们释放的能量虽然都极其可观 (瞬间释放的能量能占到整个太阳能量的一个很可观的比例)， 但由于频谱分布极为宽广， 在可见光范围内的相对比例很小， 因此不是肉眼所能感知的。
8. 有一个细节在这里要提一下， 那就是两个相邻的太阳周期在太阳活动的规模、 分布等方面虽然相似， 太阳磁场的极性却是相反的。 如果把这个差别也考虑进去， 那么太阳周期更确切地说是约为 22 年。 这一点是上文提到的美国天文学家黑尔所提议的。
9. 这一点是美国天体物理学家帕克的贡献。 他提出， 在磁通量管的上浮过程中， 因太阳自转而产生的科氏力 (Coriolis force， 地球上台风中心附近的气流旋转方向主要就是受其影响而形成的) 将会使它形成新的扭曲， 那些新扭曲在湍流的帮助下将会合并成携带极向场的新磁通量管。
10. 将发电机机制的作用地点移到对流区底部以下的想法， 实际上早在差旋层被发现之前的二十世纪八十年代初就有人提出过， 不过细节性的研究直到二十世纪九十年代中期才出现。

二零一一年六月十一日写于纽约
二零一一年十一月一日发表于本站
https://www.changhai.org/

补注

1. 如今回过头来看， 在 2013 年所属的这次太阳周期中， 太阳活动并没有如预期那样频繁， 也并未对地球造成重大影响， 因此美国国家海洋与大气管理局的警报在规模上是错误的。 另外， 标志这次太阳周期顶峰的黑子数目的最大值出现在 2014 年， 与 2013 年作为太阳活动极大年的预期也有一定偏差。 不过此类预测本就是粗略的， 出现这种情形也并不意外。[2015-06-17]

站长近期发表的作品

• 2025-05-02： Posts on Threads (2025.01 - 2025.04)
• 2025-03-05： 微言小义 (2025.02)
• 2025-02-17： 东京掠影 (四)
• 2025-02-02： 微言小义 (2025.01)
• 2025-01-21： “实体书电子版系列” 序

网友讨论选录

• 来自 123.126 的游客   (发表于 2011-11-01)

  Bravo!

• 网友： 今朝有酒   (发表于 2011-11-01)

  很喜欢这种可以看很多年的长系列， 看到后面想起刚开始看的时候， 挺怀旧的。

• 网友： blackhole   (发表于 2011-11-01)

  拍新的科幻灾难片有题材了： 2013 地球末日。

• 网友： 星空浩淼   (发表于 2011-11-01)

  很长见识， 这次终于知道太阳黑子是怎么回事了。 此文信息量很大， 光此文就足以用 “太阳之谜” 来命名。

• 网友： biohu   (发表于 2011-11-01)

  好文， 学习了…… “终端激波” 那里太阳风气体的声速大约多少？ 什么数量级？

• 卢昌海   (发表于 2011-11-02)

  约为每秒 100 公里。

• 网友： 星空浩淼   (发表于 2011-11-05)

  昌海兄的《太阳的故事》系列， 从一个比较轻松、 很是科普的开头， 到了后期逐渐变成大手笔， 由于 “含金量” 过高， 信息量过大， 读起来显得有几分 “沉重”。 整个系列于是亦谐亦庄， 同时满足各个层次上的读者需求。 总之， 没想到这个坑原来挖得这么深。:-)

• 卢昌海   (发表于 2011-11-05)

  谢谢星空兄。 BTW， 这个系列很快就将由清华大学出版社出版， 其中封底按时下流行的方式收录了若干本站网友的评论， 在此先向诸网友表示感谢。

• 网友： shanqin   (发表于 2011-11-07)

  早知道我就努力写评论， 也好被收到封底了， 现在后悔莫及了……

• 网友： smile   (发表于 2011-11-07)

  哈哈， 这就是看到超级好的文章不顶的严重下场。

• 来自 222.44 的游客   (发表于 2013-04-07)

  据说这个文章马上就要关闭评论了， 特地来留言。 这个网站真好， 可以读到许多非常好的文章。 我差不多每篇都看过了， 从德国看到中国。 尤其是 黎曼猜想 一文， 写的尤其精彩， 感谢作者写出如此出色的科普文章。

• 卢昌海   (发表于 2013-04-07)

  谢谢。 留言并非真正关闭， 每个月前七天都可对旧作留言。

本文的讨论期限已过， 如果您仍想讨论本文，
请在每个月前七天的 “读者周” 期间前来讨论。

>> 查阅目前尚在讨论期限内的文章 <<