英刊文章《变幻无穷的太阳》 [复制链接]

    【本刊讯】英国《伦敦新闻画报》周刊去年八月份的一期刊登帕特里克·穆尔的一篇文章，题为《变幻无穷的太阳》，摘译如下：
    我们的全部生活都有赖于太阳，没有太阳我们就无法生存，甚至连地球本身也不能存在。太阳能量输出的任何显著的变化，对我们都将是一场灾难。在地球的漫长历史中，对它有影响的冰河时期，很可能是由于传送到地球上来的太阳热量的轻微变化造成的。但是假如发生一次大的变化的话，那就意味着我们所知道的一切生命的毁灭。幸运的是：太阳在它的壮年时期是一个稳定的、表现良好的星球，是一个典型的主序星球，我们知道它是怎样产生能量的。燃烧并不是通常意义上的那种燃烧。如果一个完全用煤构成的象太阳那么大的物体猛烈地燃烧，放出同真太阳同样大的能量的话，那么，它是维持不了多久就会烧光的。但是我们有足够的根据证明地球的年龄是四十五亿至五十亿年，而太阳比起地球来当然更要年长了。太阳之所以能够燃烧这么长久，其奥秘就在于所谓的核转化。在太阳内部有着巨大的压力，温度高达摄氏一千四百万度左右，构成太阳这个球体的主要成份——氢，产生着奇异的变化。大致地说，氢被转变成另一种元素——氦。四个氢核构成一个氦核。每次转化都放出少量的能量，并失去一小部分质量。能的释放引起太阳发光。质量的损失每秒钟达四百万吨，但是用恒星的标准来看，这是微不足道的。我们无须担心，太阳至少五十亿年不会有巨大的变化。
    然而，太阳决不象它看上去那样平静和无变化。它的表面可能被一种称之为太阳黑子的黑斑所干扰。太阳光亮的表面叫光球层，它的平均温度是摄氏六千度，一个黑子比它低两千度，所以与太阳相比，黑子就呈黑色。（尽管如此，如果看到一个黑子本身在闪光的话，那么它的亮度要比一个弧光灯强。）太阳黑子与强大的磁场相联系，一个活动的黑子群可以产生叫做“耀斑”的现象，这种“耀斑”放射出的粒子穿过太阳与地球之间九千三百万英里的空间，并影响到我们的上层大气层。
    十九世纪中叶，一个名叫施瓦布的德国业余天文学家对太阳进行了艰苦的逐日观察，宣布了一项重大的发现。（我还要重复我曾无数次地提出过的警告：决不要使用任何望远镜去直接观察太阳，即使加用黑滤色镜也不行。不然，差不多可以肯定会造成终身失明。研究太阳唯一可行的办法是，把太阳的影象投射到在望远镜目镜后面的屏幕上。）太阳是一个自行变化的星球，它每隔十一年左右就有一次大的活动期，这时太阳黑子是常见的。然后活动降到最小量，十一年以后活动再上升到最大量。经过仔细的验证，施瓦布的发现肯定是正确的。十一年黑子周期的理论已经毫无疑义地确立了，因而一九四七年、一九五八年和一九六九年都是最大量活动期。下一次应该是一九八○年了。回顾十八世纪的早期记载，尽管在时间上和在最高强度方面略有变化，但这个周期大体上是有规律的。
    在这之后，英国天文学家蒙德尔于一八九四年取得了一项惊人的发现。他通过观察过去的记录，发现在一六四五和一七一五年这个时期中，太阳几乎一点黑子也没有；太阳的周期似乎中止了。诚然，记录是不完全的，但是没有黑子看来是十分肯定的。蒙德尔对此现象确信无疑。一八九○年，他发表了关于这个题目的一篇初步的论文，德国天文学家斯波瑞也曾提及这篇文章。但是不知什么原因，他的发现并没有引起多大的关注。
    最近，主要是埃迪对全部情况重新进行了研究。我们对被称为“蒙德尔最小量活动”的理论可以不必再怀疑它的真实性了。这里有许多间接的证据，其中之一就是在整个这个时期里，事实上没有极光。极光是由太阳放射出来的带电粒子所产生的，这种粒子向地球的磁极大量降落，然后产生我们可以看得见的那种色彩鲜艳的红光
    ——在北半球的是北极光；在南半球的是南极光。显然，当太阳活跃的时候，极光是常见的。
    树木年轮的生长看来是受太阳黑子周期的影响的，所以它们在“蒙德尔最小量活动”期间所显示的情况是异常的。还有一种证据是由日冕提供的，所谓日冕就是在很稀少的日全食的时候可以看到太阳周围出现一种美丽的珍珠色的光辉。这时，几分钟的功夫，月亮就正好移到太阳的正前面，遮住了这个光耀夺目的光球。埃迪研究了在“蒙德尔最小量活动”期间日食的一些报告，并且作出结论说，在那个时期里，日冕也消失了。在检查了更早期的、非常零碎的记录之后，他得出这样的结论：在一四○○年和一五一○年期间也存在一个类似的无黑子时期。
    自一七一五年以来，确实是十一年一个周期，但是并不是所有的最大量活动都是相等的。在一七九○年和一八二○年期间，虽然黑子量相当多，但最大量活动却低于平均量。
    在现代，一九五七年至五八年的最大量活动是历来最旺盛的，它发生在所谓的国际地球物理年（实际上持续了十八个月）。当时世界各国科学家进行合作，有计划地研究地球和足以影响地球的一切因素。一九四七年的最大量活动也是显著的，顺便说一下，它还产生了第一次记录到的最大的黑子群。相比之下，一九六九年的最大量活动就低了，大约只有前者强度的一半。
    一九六九年至一九七○年以后，活动量减退了，这是可以预料的，在前几年里有好几个星期一点黑子都没有。这种情况在最小量活动时期并不算是不正常，但是目前应该是太阳再次有相当多的活动的时候，但它却没有表现出来。整个一九七六年到一九七七年上半年，黑子都是很稀少的。这就难免会使人认为，我们正在进入另一次“蒙德尔式的最小量活动”时期，黑子周期大概要再一次中止。
    一些评论还谈到太阳黑子可能与英国气候有联系。十七世纪八十年代，正处于“蒙德尔最小量活动”的中期，当时冬天特别寒冷：泰晤士河连续几年都结冰，集市可以在冰上举行。在一七九○年到一八二○年之间，冬天也是寒冷的，尽管周期仍然存在，但是已有所缓和。我们大家都还记得反常的一九七六年夏天吧，那一年英国上空天天骄阳似火，我们大家经历了记忆中最干旱的一个夏天。当时的太阳几乎没有黑子显现出来。
    另外还有和中微子有关的难于理解的一点。中微子是一种没有质的无电荷粒子，所以很难发现它。根据各种理论，人们认为太阳应该放射出大量的中微子。为了发现它，建造了一种不妨叫做“下望远镜装置”。事实上，中微子探测器完全不象一部真正的望远镜。它的基本部分是一个巨大的起清洗作用的液体的罐子，放在地面以下一英里的矿底。只有中微子才能穿透到这么深的地方，据信，有时候，一个中微子与液体物质相互作用而产生氩，而氩是能够测量出来的。到目前为止，结果和理论形成了尖锐的矛盾，看来太阳放射出的中微子比它应该放射的要少得多。宣称这种结果已成定局恐怕还为时过早。苏联现在正以大得多的规模建造类似的装置。但也有一两位天文学家认为目前在太阳内部很深的地方，状况是不正常的。
    要作结论必须谨慎。比如我们必须记住英国的气候只是当地的现象；我们这儿夏天酷热异常，这并不意味着地球温度的普遍提高。同样，目前太阳黑子的稀少，也不表明预期在一九八○年左右到来的最大量活动时期就不会出现。依我之见，活动完全有可能在以后几个月中逐步上升，最大量活动期会按时发生，即使它可能会相对地低一些。
    我们发现“蒙德尔最小量活动”的现象的确存在，这只能说明这一事实：尽管我们取得了许多现代的进展，但是我们至今还远远不了解太阳是怎样活动的。对于太阳的活动，也许远不象我们在几十年前所认为的那样容易预测。