了解宇宙，我們常把視野放到遙遠(yuǎn)的宇宙深處。但別忘了，我們的太陽(yáng)仍然充滿著許多謎團(tuán)。
太陽(yáng)是我們最熟悉的恒星了，我們每天都看到它，科學(xué)家們對(duì)它的研究也是最多的，但我們對(duì)它的了解仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。太陽(yáng)那里各種物理現(xiàn)象，我們已經(jīng)知道了其中的基本原理，但是其中的細(xì)節(jié)我們也還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)弄清楚。
下面我們?cè)賮?lái)了解太陽(yáng)的一些怪異之處，以及謎團(tuán)之所在。
它曾有同胞相伴
太陽(yáng)現(xiàn)在正處于孤獨(dú)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(guò)一個(gè)大家庭。從同一片星云中誕生出來(lái)后，太陽(yáng)的那些同胞們就逐漸散開(kāi)到了離太陽(yáng)上百光年之外。最近，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)曾與太陽(yáng)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(yáng)，不過(guò)它更加發(fā)藍(lán)一點(diǎn)。它也比太陽(yáng)更加熱一些，質(zhì)量比太陽(yáng)多了15%。你可以利用一個(gè)雙筒望遠(yuǎn)鏡看到它，它位于武仙座的右臂。
尋找太陽(yáng)的同胞，科學(xué)家有點(diǎn)像是在銀河中進(jìn)行考古。他們通過(guò)有關(guān)恒星運(yùn)動(dòng)的模型來(lái)找到蛛絲馬跡。如果一些恒星與太陽(yáng)誕生在同一個(gè)地方，那么盡管它們會(huì)朝不同方向散開(kāi)到不同的位置，但是通過(guò)它們運(yùn)動(dòng)的分析，我們就能找到它們以及其誕生地。
科學(xué)家已經(jīng)把搜索范圍限定到了30顆恒星，然后再對(duì)每一顆恒星進(jìn)行仔細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)只有HD162826的化學(xué)組成與太陽(yáng)類(lèi)似。之后，科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)這顆恒星與太陽(yáng)具有同樣的年齡，所以它應(yīng)該是與太陽(yáng)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(gè)適宜居住的行星。
找到太陽(yáng)的同胞，有助于我們了解有關(guān)太陽(yáng)系誕生的細(xì)節(jié)，例如太陽(yáng)和行星形成的條件。科學(xué)家將會(huì)繼續(xù)尋找太陽(yáng)的同胞，不過(guò)他們預(yù)計(jì)其它同胞應(yīng)該是紅矮星——銀河系中一種最常見(jiàn)的恒星，它們比太陽(yáng)更小更冷，所以很難被發(fā)現(xiàn)。科學(xué)家希望借助于2013年12月升空的蓋亞空間望遠(yuǎn)鏡，來(lái)尋找太陽(yáng)其它同胞。另外，蓋亞空間望遠(yuǎn)鏡將觀測(cè)銀河系中約10億顆恒星的位置和運(yùn)動(dòng)，來(lái)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(fèi)大約24小時(shí)沿自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一圈，也就是一天的時(shí)間；它還花費(fèi)大約365天繞著太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)一圈，也就是一年的時(shí)間。然而，太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)周期完全不像我們地球。太陽(yáng)不同的部分有著不同的旋轉(zhuǎn)速度：赤道附近的物質(zhì)旋轉(zhuǎn)一周需要大約27天，而越靠近兩極的地方，物質(zhì)就旋轉(zhuǎn)得越慢。這種不均衡的自旋會(huì)導(dǎo)致太陽(yáng)磁場(chǎng)的扭曲，而這會(huì)產(chǎn)生等離子與磁場(chǎng)之間的連鎖反應(yīng)，最終產(chǎn)生了另一種周期——太陽(yáng)活動(dòng)周期。
太陽(yáng)的磁場(chǎng)因自旋不斷扭曲，它會(huì)產(chǎn)生張力和壓力。就像你扭曲橡膠棒然后斷掉一樣，磁場(chǎng)會(huì)最終突然釋放出能量，并產(chǎn)生耀斑以及日冕物質(zhì)拋射。這種從磁場(chǎng)扭曲到能量釋放的循環(huán)周期大約為11年，這就是太陽(yáng)活動(dòng)周期。當(dāng)太陽(yáng)處于平靜期時(shí)，產(chǎn)生的耀斑和黑子都很少；當(dāng)處于活躍期時(shí)，太陽(yáng)表面會(huì)產(chǎn)生更多的黑子，在那里會(huì)出現(xiàn)更多的耀斑以及日冕物質(zhì)拋射。帶電粒子的湍流有時(shí)會(huì)從太陽(yáng)大氣的薄弱地方射出來(lái)，彌漫于整個(gè)太陽(yáng)系。這會(huì)影響我們的生活，會(huì)引起地球上的大停電，損壞我們的衛(wèi)星。
經(jīng)過(guò)兩個(gè)活動(dòng)周期后，太陽(yáng)還會(huì)發(fā)生另一種改變：它的磁極將會(huì)顛倒一次。北磁極變成南磁極，反之亦然。地球也會(huì)發(fā)生磁極顛倒，不過(guò)只是經(jīng)過(guò)30萬(wàn)年才發(fā)生一次。科學(xué)家認(rèn)為，目前太陽(yáng)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(xué)家還不清楚。而且，每一次變化會(huì)產(chǎn)生怎樣的后果，科學(xué)家也無(wú)法預(yù)計(jì)。
例如在2012年，太陽(yáng)產(chǎn)生一些巨大的耀斑，當(dāng)時(shí)科學(xué)家還認(rèn)為太陽(yáng)要進(jìn)入活躍期了呢。但是到了現(xiàn)在，太陽(yáng)反而處在非常不尋常的安靜時(shí)期，這是自從1755年人類(lèi)開(kāi)始對(duì)太陽(yáng)活動(dòng)進(jìn)行記錄以來(lái)最弱的時(shí)期之一。這個(gè)預(yù)言的失敗說(shuō)明我們根本不了解太陽(yáng)的活動(dòng)規(guī)律。
它會(huì)呼吸
在11年左右的周期變化中，太陽(yáng)也會(huì)周期性地改變所產(chǎn)生的X射線、紫外線、可將光和太陽(yáng)風(fēng)等的輸出量。這還會(huì)對(duì)巨大的太陽(yáng)風(fēng)層產(chǎn)生影響，太陽(yáng)風(fēng)層是由太陽(yáng)風(fēng)吹向星際空間時(shí)產(chǎn)生的，其邊際處在冥王星軌道之外，太陽(yáng)風(fēng)層的變化會(huì)影響從地球的氣候到太陽(yáng)系邊緣的旅行者1號(hào)探測(cè)器等各種事物。
在地球上，我們不斷討論人類(lèi)活動(dòng)對(duì)氣候產(chǎn)生的影響，但實(shí)際上，驅(qū)動(dòng)地球氣候變化的能量絕大部分來(lái)自于太陽(yáng)，大約是其他能量來(lái)源總和的2500倍。在過(guò)去幾個(gè)紀(jì)元里，地球暖期和冰河時(shí)期交替出現(xiàn)，其很大原因就與太陽(yáng)的周期變化有關(guān)。
太陽(yáng)輸出變化的影響，不只會(huì)影響地球的氣候，還會(huì)影響整個(gè)太陽(yáng)系空間。當(dāng)太陽(yáng)處在不活躍期時(shí)，太陽(yáng)兩極所產(chǎn)生的太陽(yáng)風(fēng)會(huì)具有更高的速度，會(huì)向星際空間中的物質(zhì)產(chǎn)生更多的壓力，這樣太陽(yáng)風(fēng)層就會(huì)膨脹。當(dāng)太陽(yáng)處在活躍期時(shí)，太陽(yáng)的磁場(chǎng)容易扭曲起來(lái)，這時(shí)產(chǎn)生的太陽(yáng)風(fēng)不會(huì)很多，所以太陽(yáng)風(fēng)層就會(huì)縮小。所以，太陽(yáng)風(fēng)層的變化如同人的呼吸一樣，只不過(guò)這一呼一吸之間的變化周期是11年左右。
目前太陽(yáng)風(fēng)比科學(xué)家預(yù)計(jì)的要弱20%到40%，所以太陽(yáng)風(fēng)層比預(yù)計(jì)的要小了，旅行者1號(hào)探測(cè)器也因此在2013年比科學(xué)家預(yù)計(jì)的提前離開(kāi)了太陽(yáng)風(fēng)層。
它藐視熱力學(xué)定律
通常情況下，離熱源越遠(yuǎn)的地方溫度應(yīng)該越低。如果你想把肉盡快地烤熟，那就應(yīng)該離火源近一些而不是遠(yuǎn)一些。但是如果你去太陽(yáng)那烤肉，你應(yīng)該離得遠(yuǎn)一些。因?yàn)楸粧侂x太陽(yáng)表面的大氣比它的表面還熱。太陽(yáng)的表面大約有5400℃，已經(jīng)是非常熱了，但太陽(yáng)大氣的最外層，那里離表面的距離超過(guò)100萬(wàn)千米，溫度可達(dá)到好幾百萬(wàn)攝氏度。
按理說(shuō)能量肯定是從表面?zhèn)鞯饺彰崮抢锏模敲淳烤故鞘裁磳?dǎo)致了日冕比表面還熱呢？
美國(guó)宇航局的科學(xué)家利用來(lái)自太陽(yáng)動(dòng)力學(xué)天文臺(tái)（利用10種不同波段來(lái)分析日冕的頻譜的太空探測(cè)器）所獲得數(shù)據(jù)對(duì)此進(jìn)行了進(jìn)一步分析后認(rèn)為，加熱日冕的大部分能量來(lái)自于所謂的過(guò)渡區(qū)域——處在日冕和下一層大氣之間的區(qū)域。龍卷風(fēng)、日冕雨、磁場(chǎng)扭曲、等離子體射流、以及被稱為“針狀體”的奇怪現(xiàn)象（太陽(yáng)表面上的動(dòng)態(tài)噴射物）都會(huì)在加熱日冕的過(guò)程中扮演重要的角色，不斷把能量從里層區(qū)域帶到外層區(qū)域。
它的表面會(huì)下雨
我們都知道，太陽(yáng)會(huì)對(duì)地球的天氣變化產(chǎn)生重大的影響。但你可能不知道的是，太陽(yáng)那里也會(huì)下雨。
雖然太陽(yáng)是個(gè)巨大的火球，表面上的物質(zhì)常常會(huì)以很大的速度從太陽(yáng)表面射出去，但事實(shí)上，太陽(yáng)的等離子體還會(huì)以雨的形式落回到太陽(yáng)表面。這種被稱為“日冕雨”的現(xiàn)象盡管早在40多年前就預(yù)言出來(lái)了，但是之前科學(xué)家們一直沒(méi)能看到它，直到天文望遠(yuǎn)鏡變得足夠強(qiáng)大，才使得科學(xué)家們一睹其壯麗景象。它就像地球中的水循環(huán)一樣——水遇熱變成水蒸氣并上升，形成云，然后冷卻凝結(jié)成液態(tài)水并落回大地。日冕雨和地球中的雨之間最大的區(qū)別在于，太陽(yáng)中的等離子體并不會(huì)發(fā)生狀態(tài)的改變，它只是變熱上升，變冷之后落回太陽(yáng)表面。
日冕雨發(fā)生的過(guò)程十分迅速，而且降雨量驚人。不到10分鐘，太陽(yáng)就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相當(dāng)于重慶市面積大小的“云團(tuán)”，升到大約63000千米的高空中（大約相當(dāng)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(yáng)表面。
太陽(yáng)表面也會(huì)形成龍卷風(fēng)。太陽(yáng)的自轉(zhuǎn)帶動(dòng)了其表面等離子體以螺旋的形式上升，從太陽(yáng)表面延伸到上層大氣，這樣就形成了一個(gè)超級(jí)龍卷風(fēng)。
它近在咫尺又遙不可及
為了真正理解太陽(yáng)，我們應(yīng)該盡可能地接近太陽(yáng)，但太陽(yáng)附近太熱，這么多年來(lái)也沒(méi)有探測(cè)器靠近過(guò)它。不過(guò)，隨著新材料技術(shù)的發(fā)展，再過(guò)幾年，將會(huì)有兩個(gè)新的探測(cè)器飛到太陽(yáng)附近。它們將比以往的探測(cè)器更接近太陽(yáng)。
歐洲航天局將會(huì)在2017年發(fā)射一顆太陽(yáng)軌道器，其軌道近日點(diǎn)離太陽(yáng)大約4500萬(wàn)千米處。它將會(huì)觀測(cè)太陽(yáng)極地的活動(dòng)，這會(huì)幫助科學(xué)家更好地理解太陽(yáng)如何產(chǎn)生磁場(chǎng)的，甚至可能會(huì)揭示為什么磁極會(huì)經(jīng)常顛倒。另外，離太陽(yáng)這么近，它將會(huì)提前檢測(cè)到剛形成的太陽(yáng)風(fēng)，這有助于揭示太陽(yáng)與周?chē)h(huán)境之間的相互作用。
美國(guó)宇航局計(jì)劃于2018年發(fā)射的“太陽(yáng)探測(cè)器+”會(huì)更加靠近太陽(yáng)，它離太陽(yáng)表面只有大約600萬(wàn)千米，這已經(jīng)處于太陽(yáng)日冕區(qū)域內(nèi)了。為了抵達(dá)那里，它將會(huì)走迂回的路線，如同斗牛士迂回地接近一頭機(jī)警的公牛。走迂回的路線是為了安全，因?yàn)樗浅＝咏?yáng)，如果遇到輻射或過(guò)熱的威脅，科學(xué)家可以及時(shí)進(jìn)行調(diào)整路線，以防止它飛到不應(yīng)該去的地方。
“太陽(yáng)探測(cè)器+”最終會(huì)以大約每秒200千米的速度從太陽(yáng)身邊飛過(guò)，這將會(huì)成為歷史上最快的人造物體。
在任何太空飛行中，保護(hù)飛行器不受太陽(yáng)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(fā)展，兩顆探測(cè)器的隔熱層用了一種稱為“強(qiáng)化碳-碳復(fù)合材料”，可以經(jīng)受住熾熱的考驗(yàn)。
兩個(gè)探測(cè)器都會(huì)幫助科學(xué)家解決許多太陽(yáng)的未解之謎，例如大氣是如何加熱的，太陽(yáng)如何產(chǎn)生太陽(yáng)風(fēng)的，但是要想真正理解太陽(yáng)還有很長(zhǎng)的路。而且有時(shí)候，我們都不知道我們還不知道什么。
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