科普|太陽的一生:從誕生到死亡

不勞而獲勞小姐 發佈 2020-01-26T19:13:59+00:00

不過,就我本人而言,最感興趣的,反而是陪伴人類最久,對人類貢獻最大的太陽。可是,如果太陽減掉的質量少於這個數值,那麼太陽便能讓地球直接消失。

這幾天在看一本關於天文學的科普讀物,名字叫做《星空詞典》。

和之前讀過的《花園詞典》一樣,《星空詞典》也是由相關領域專家編寫的詞條匯總而成。(如果對《花園詞典》感興趣的可戳書評:《花園詞典》:從伊甸園到凡爾賽宮,看法國花園文化的緣起與盛行)。

書中主要介紹了宇宙中常見的天體以及天文學現象。雖然我只是一個「天文學」新手,但在整個閱讀的過程中,也能毫無障礙地理解作者列舉的每一個詞條。不過,就我本人而言,最感興趣的,反而是陪伴人類最久,對人類貢獻最大的太陽。所以今天,我將結合《星空詞典》中的相關詞條解釋,介紹從太陽與人類的關係,以及它光芒萬丈的一生。

太陽的神話:神聖的「生命之母」,「萬光之源」

眾所周知,在各大民族的神話里,太陽有著至高無上的地位。

作為「生命之母」和「萬光之源」的太陽,依靠自身的光芒,掌握著宇宙的白天與黑夜,溫暖與寒冷。它被古埃及人稱為「太陽神」。早上,他化身凱布利,白天是拉,晚上則是阿圖姆。

雖然太陽神擁有多個化身,但卻只有一個名字。這個名字除了女兒伊西斯之外無人知曉。據說,如果有人正確地喊出太陽神拉的名字,那麼世界就會毀滅,宇宙也會重歸於黑暗與混沌。

古埃及人還認為,太陽神拉是世界的本源。憑藉名字的力量,太陽神拉獲得了無盡的能量,從而創造了世界。因此,太陽神拉不僅有創世的能力,也有滅世的能力。

在日本神話中,太陽則被成為「天照大神」。天照大神既是最高父神伊邪那岐的女兒,也是日本第二代的創世神,掌管人間的光明與溫暖。

而在印加和瑪雅文化中,許多自然現象都源自對太陽神的愛與恨。比如,阿茲特克人就認為,太陽是土地女神的孩子,他的武器是一條火蛇。為了保護母親,太陽殺死了南方的400顆星星和姐姐黑夜。也正因如此,世上才有了黑夜與白天。

除了象徵光明,太陽還象徵著「多產」。印度人把太陽喚作蘇麗那,並用一個站在彩車上的年輕男子來代表他。

馬車上只有一個輪子,象徵著一整年。輪子上有十二根輻條,分別象徵著十二個月。馬車一側墊著北極星,另一側靠著宇宙的中軸線梅魯峰。

從各民族的神話中我們可以看出,人們早已了解太陽的重要性。它既是宇宙萬物的「生命之母」,也是抵禦黑暗的「萬光之源」。倘若沒有太陽,世界將陷入永恆的死寂。

那麼,太陽真的是不滅的麼?它可以一直為我們提供源源不斷的光和熱麼?如果太陽真的會毀滅,那人類所居住的地球,又將面臨著怎樣的命運呢?


太陽的一生:從誕生到死亡

1、太陽的誕生

大約45億年前,太陽出生在距離銀河系約2.6萬光年的郊區。從成分來看,太陽由一個氫和氦占98%的星際氣體雲在重力作用下坍縮而成。

坍縮使雲的中心變熱,從而引發質子的核聚變。從遠處看,就像是一個氣態的球體在燃燒。我們的太陽就是這麼誕生的。

不過,平常我們所看到的太陽,是一個角直徑約為半度大小的明光耀眼的圓盤。這個目視的太陽表面,叫做「太陽光球」。

由於太陽的大氣物質不是完全透明的,所以當我們觀察太陽的時候,視線只能到大氣內的某個深度。在球體表面的一般溫度最高,而邊緣部分昏暗一些的地方,溫度會低一點。

這些深淺不一的地方,意味著球面溫度高低的不同。同時,也告訴了我們,太陽在不同區域的活動形態。

那麼,太陽到底是怎樣活動的呢?

2、太陽的活動

太陽的活動對地球至關重要。有時它的一個「噴嚏」,就會引起地球「感冒」「發燒」。因此,了解太陽的活動,是人類一直以來最重要的研究課題。

在中國神話里,太陽的運動與女媧補天有關。傳說水神共工因撞斷了不周山,於是引發了大洪水。洪水摧毀了支撐天地的柱子。因為天地的晃動太陽失去了平衡,並開始向西運動。女媧娘娘見狀,便在晚上的時候用烏龜的四隻腳補好了天。這才讓太陽恢復向東運動的正常軌跡。

當然,這個只是神話傳說。根據科學家們的觀察,太陽活動主要有三個狀態,它們分別是「太陽黑子」、「光斑」和「米粒組織」。

「太陽黑子」指的是太陽圓面上常有一些大小不等的黑斑。太陽圓面邊緣整體更亮的是「光斑」,而在圓面上看到的顆粒狀結構,便是「米粒組織」了。

因為太陽表面磁場會隨著物質的流動而翻騰,有時磁力線會被繃得很緊。當超過臨界點時,磁力線陡然崩裂、重組而釋放巨大能量,這種現象稱為「閃焰」。

閃焰發生的時候會爆發大量的帶電粒子,這些粒子會以高速逃脫太陽表面,然後沖入太空。

當這些帶點粒子(又稱太陽風)抵達地球時,就會在地球的南極與北極之間流竄。受南北極磁場的影響,粒子會形成一條巨大的輻射帶。

這條輻射帶被稱為「磁球」,它就像一個巨型的甜甜圈,環繞著整個地球,保護著地球上的生物不至於遭受輻射粒子的侵害。

另外,當這些帶電粒子衝進地球極區高空時,會與稀薄的大氣產生交互作用,從而形成詭麗變幻的極光。

不過,需要注意的是,如果這些粒子能量過大,速度過快的話,就會形成「太陽風暴」。

科學家們把太陽風暴稱為太陽的憤怒。它威力巨大,會對地球的空間環境產生巨大的衝擊。當太陽風暴爆發時,地球上的一切通訊,包括衛星與臭氧層,都有極高的可能受到嚴重的損害。

另一種對地球影響較大的太陽活動叫「耀斑」。「耀斑」是在太陽黑子活動劇烈時的爆發現象。耀斑從閃現到消失有的只有幾分鐘,有的則可高達幾小時。

每次爆發,耀斑都會釋放出巨大的能量。據監測,大耀斑在十幾分鐘內釋放出的能量相當於100億顆百萬噸級的氫彈爆炸產生的能量。同時也相當於地球上10萬至100萬次強火山爆發所釋放的能量總和。

色球層耀斑會產生大量的紫外線、X射線和Y射線輻射,並拋出大量的高能粒子。這些高能粒子到達地球後,會對地球產生強烈的影響。比如擾亂地球磁場,引起磁爆。而強烈的輻射會破壞地球的電離層,致使短波通信中斷。

3、太陽的死亡

不管是今人還是古人,都一致認為太陽的存亡與自己的存亡息息相關。人們對太陽心生敬畏,而我們最關心的問題是,太陽能不能為我們源源不斷地輸送光能和熱能?它會有毀滅的一天麼?

答案是肯定的。

從時間來推算,現在的太陽正處於中年期。當進入老年期,它會變成一顆紅巨星。之前已經說過,太陽的主要成分是氫,而氫燃料的儲量不是無限的。據計算,太陽將在50億年後耗儘自身的核能量,然後熄滅。

整個過程大概是這樣的。首先,太陽的核心坍縮變成一顆白矮星。接著,在幾十億年中,白矮星將繼續向太空中放射暮剩餘的熱量與能量。在這個過程中,整個星體將變得越來越冷,亮度也越來越暗。慢慢地成為星際中無數隱形恆星屍體的一員。

而它的外表則被扔向了太空,成為了能夠發出發出萬丈光芒的「行星狀星雲」。不過,它的亮度會時間的推移變得越來越小。

最後,行星狀星雲」被分解為氦原子、碳原子和氧原子。為此,太陽終於度過了將近100億年的美好時光。


太陽毀滅對地球的影響

它對地球最大的影響,主要有兩個。一是我們為了生存,不得不去尋找能夠滿足我們能量需求的其他天體。第二個是當太陽毀滅時,地球也許會因為引力作用而與太陽發生撞擊。

因為太陽在喪失質量的過程中,對周圍行星所施加的引力會變小。因此,如果行星運行軌道變大,地球就能遠離紅巨星觸手可及的地方。

從科學家們的計算結果看,如果紅巨星減掉至少十分之二的質量,那麼地球就是平安的。可是,如果太陽減掉的質量少於這個數值,那麼太陽便能讓地球直接消失。

不過大家也不用太過擔心,50億年後我們這一代人估計也已經不在了。而我們的後代子孫也許會像《流浪地球》裡面的人一樣,憑藉一己之力背著地球流浪,尋找合適的發光發熱體。又或是遷徙到氣候更宜人居住的冥王星,延續人類的文明與文化。


參考資料:

  1. 《星空詞典》
  2. 《天文大百科(彩繪圖解版)》
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