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了解宇宙，我們常把視野放到遙遠的宇宙深處。但別忘了，我們的太陽仍然充滿著許多謎團。  太陽是我們最熟悉的恒星了，我們每天都看到它，科學家們對它的研究也是最多的，但我們對它的了解仍遠遠不夠。太陽那里各種物理現象，我們已經知道了其中的基本原理，但是其中的細節我們也還遠遠沒弄清楚。 下面我們再來了解太陽的一些怪異之處，以及謎團之所在。 它曾有同胞相伴 太陽現在正處于孤獨之中，離它最近的恒星也在4.2光年之外，但是它并不總是這樣的，很久以前，它也曾有過一個大家庭。從同一片星云中誕生出來后，太陽的那些同胞們就逐漸散開到了離太陽上百光年之外。最近，科學家發現了第一個曾與太陽相伴的同胞，它叫做HD162826。 這顆恒星處在110光年之外，它很像太陽，不過它更加發藍一點。它也比太陽更加熱一些，質量比太陽多了15%。你可以利用一個雙筒望遠鏡看到它，它位于武仙座的右臂。 尋找太陽的同胞，科學家有點像是在銀河中進行考古。他們通過有關恒星運動的模型來找到蛛絲馬跡。如果一些恒星與太陽誕生在同一個地方，那么盡管它們會朝不同方向散開到不同的位置，但是通過它們運動的分析，我們就能找到它們以及其誕生地。  科學家已經把搜索范圍限定到了30顆恒星，然后再對每一顆恒星進行仔細分析，發現只有HD162826的化學組成與太陽類似。之后，科學家還發現這顆恒星與太陽具有同樣的年齡，所以它應該是與太陽一起誕生的。更有意思的是，HD162826也有行星圍繞，甚至可能有另一個適宜居住的行星。 找到太陽的同胞，有助于我們了解有關太陽系誕生的細節，例如太陽和行星形成的條件。科學家將會繼續尋找太陽的同胞，不過他們預計其它同胞應該是紅矮星——銀河系中一種最常見的恒星，它們比太陽更小更冷，所以很難被發現。科學家希望借助于2013年12月升空的蓋亞空間望遠鏡，來尋找太陽其它同胞。另外，蓋亞空間望遠鏡將觀測銀河系中約10億顆恒星的位置和運動，來繪制出第一張精確的銀河系3D地圖。 它具有瘋狂的周期 我們地球需要花費大約24小時沿自轉軸旋轉一圈，也就是一天的時間；它還花費大約365天繞著太陽旋轉一圈，也就是一年的時間。然而，太陽的運動周期完全不像我們地球。太陽不同的部分有著不同的旋轉速度：赤道附近的物質旋轉一周需要大約27天，而越靠近兩極的地方，物質就旋轉得越慢。這種不均衡的自旋會導致太陽磁場的扭曲，而這會產生等離子與磁場之間的連鎖反應，最終產生了另一種周期——太陽活動周期。 太陽的磁場因自旋不斷扭曲，它會產生張力和壓力。就像你扭曲橡膠棒然后斷掉一樣，磁場會最終突然釋放出能量，并產生耀斑以及日冕物質拋射。這種從磁場扭曲到能量釋放的循環周期大約為11年，這就是太陽活動周期。當太陽處于平靜期時，產生的耀斑和黑子都很少；當處于活躍期時，太陽表面會產生更多的黑子，在那里會出現更多的耀斑以及日冕物質拋射。帶電粒子的湍流有時會從太陽大氣的薄弱地方射出來，彌漫于整個太陽系。這會影響我們的生活，會引起地球上的大停電，損壞我們的衛星。  經過兩個活動周期后，太陽還會發生另一種改變：它的磁極將會顛倒一次。北磁極變成南磁極，反之亦然。地球也會發生磁極顛倒，不過只是經過30萬年才發生一次。科學家認為，目前太陽的磁極正處在顛倒的變化之中。 為什么是11年和22年，而不是15年或30年？目前，科學家還不清楚。而且，每一次變化會產生怎樣的后果，科學家也無法預計。 例如在2012年，太陽產生一些巨大的耀斑，當時科學家還認為太陽要進入活躍期了呢。但是到了現在，太陽反而處在非常不尋常的安靜時期，這是自從1755年人類開始對太陽活動進行記錄以來最弱的時期之一。這個預言的失敗說明我們根本不了解太陽的活動規律。 它會呼吸 在11年左右的周期變化中，太陽也會周期性地改變所產生的X射線、紫外線、可將光和太陽風等的輸出量。這還會對巨大的太陽風層產生影響，太陽風層是由太陽風吹向星際空間時產生的，其邊際處在冥王星軌道之外，太陽風層的變化會影響從地球的氣候到太陽系邊緣的旅行者1號探測器等各種事物。 在地球上，我們不斷討論人類活動對氣候產生的影響，但實際上，驅動地球氣候變化的能量絕大部分來自于太陽，大約是其他能量來源總和的2500倍。在過去幾個紀元里，地球暖期和冰河時期交替出現，其很大原因就與太陽的周期變化有關。 太陽輸出變化的影響，不只會影響地球的氣候，還會影響整個太陽系空間。當太陽處在不活躍期時，太陽兩極所產生的太陽風會具有更高的速度，會向星際空間中的物質產生更多的壓力，這樣太陽風層就會膨脹。當太陽處在活躍期時，太陽的磁場容易扭曲起來，這時產生的太陽風不會很多，所以太陽風層就會縮小。所以，太陽風層的變化如同人的呼吸一樣，只不過這一呼一吸之間的變化周期是11年左右。  目前太陽風比科學家預計的要弱20%到40%，所以太陽風層比預計的要小了，旅行者1號探測器也因此在2013年比科學家預計的提前離開了太陽風層。 它藐視熱力學定律 通常情況下，離熱源越遠的地方溫度應該越低。如果你想把肉盡快地烤熟，那就應該離火源近一些而不是遠一些。但是如果你去太陽那烤肉，你應該離得遠一些。因為被拋離太陽表面的大氣比它的表面還熱。太陽的表面大約有5400℃，已經是非常熱了，但太陽大氣的最外層，那里離表面的距離超過100萬千米，溫度可達到好幾百萬攝氏度。 按理說能量肯定是從表面傳到日冕那里的，那么究竟是什么導致了日冕比表面還熱呢？ 美國宇航局的科學家利用來自太陽動力學天文臺（利用10種不同波段來分析日冕的頻譜的太空探測器）所獲得數據對此進行了進一步分析后認為，加熱日冕的大部分能量來自于所謂的過渡區域——處在日冕和下一層大氣之間的區域。龍卷風、日冕雨、磁場扭曲、等離子體射流、以及被稱為“針狀體”的奇怪現象（太陽表面上的動態噴射物）都會在加熱日冕的過程中扮演重要的角色，不斷把能量從里層區域帶到外層區域。 它的表面會下雨 我們都知道，太陽會對地球的天氣變化產生重大的影響。但你可能不知道的是，太陽那里也會下雨。 雖然太陽是個巨大的火球，表面上的物質常常會以很大的速度從太陽表面射出去，但事實上，太陽的等離子體還會以雨的形式落回到太陽表面。這種被稱為“日冕雨”的現象盡管早在40多年前就預言出來了，但是之前科學家們一直沒能看到它，直到天文望遠鏡變得足夠強大，才使得科學家們一睹其壯麗景象。它就像地球中的水循環一樣——水遇熱變成水蒸氣并上升，形成云，然后冷卻凝結成液態水并落回大地。日冕雨和地球中的雨之間最大的區別在于，太陽中的等離子體并不會發生狀態的改變，它只是變熱上升，變冷之后落回太陽表面。 日冕雨發生的過程十分迅速，而且降雨量驚人。不到10分鐘，太陽就會產生一個相當于重慶市面積大小的“云團”，升到大約63000千米的高空中（大約相當于從地球到月球距離的1/6），然后又以大約每秒50千米的速度回落到太陽表面。 太陽表面也會形成龍卷風。太陽的自轉帶動了其表面等離子體以螺旋的形式上升，從太陽表面延伸到上層大氣，這樣就形成了一個超級龍卷風。 它近在咫尺又遙不可及 為了真正理解太陽，我們應該盡可能地接近太陽，但太陽附近太熱，這么多年來也沒有探測器靠近過它。不過，隨著新材料技術的發展，再過幾年，將會有兩個新的探測器飛到太陽附近。它們將比以往的探測器更接近太陽。 歐洲航天局將會在2017年發射一顆太陽軌道器，其軌道近日點離太陽大約4500萬千米處。它將會觀測太陽極地的活動，這會幫助科學家更好地理解太陽如何產生磁場的，甚至可能會揭示為什么磁極會經常顛倒。另外，離太陽這么近，它將會提前檢測到剛形成的太陽風，這有助于揭示太陽與周圍環境之間的相互作用。 美國宇航局計劃于2018年發射的“太陽探測器+”會更加靠近太陽，它離太陽表面只有大約600萬千米，這已經處于太陽日冕區域內了。為了抵達那里，它將會走迂回的路線，如同斗牛士迂回地接近一頭機警的公牛。走迂回的路線是為了安全，因為它非常接近太陽，如果遇到輻射或過熱的威脅，科學家可以及時進行調整路線，以防止它飛到不應該去的地方。 “太陽探測器+”最終會以大約每秒200千米的速度從太陽身邊飛過，這將會成為歷史上最快的人造物體。 在任何太空飛行中，保護飛行器不受太陽輻射的影響是最重要工作之一，如果飛行器接近輻射源就更難辦了。好在高科技的發展，兩顆探測器的隔熱層用了一種稱為“強化碳-碳復合材料”，可以經受住熾熱的考驗。 兩個探測器都會幫助科學家解決許多太陽的未解之謎，例如大氣是如何加熱的，太陽如何產生太陽風的，但是要想真正理解太陽還有很長的路。而且有時候，我們都不知道我們還不知道什么。 |
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