民众大舞台——风俗世情

3.巨大的发光体――太阳

　　按照天文学家的说法， 太阳系的中心是一颗巨大的恒星――太阳。它离我们的地球有149， 000， 000 千米。这就是说， 太阳发出的光要走8 分多钟才能到达地球。

　　太阳最明显的特征就是发非常明亮的光， 当它直射时，我们会感觉非常热。那么它有多亮呢？ 通常， 我们用“烛光”表示发光体的亮度。如果是100 烛光， 那就是说， 它相当于把100 支标准的蜡烛放在一起点燃得到的亮度。考虑到太阳离我们的距离， 太阳的亮度竟高达3 ×1027 烛光。由于地球有厚达100 多千米的大气层， 使太阳光线减弱了约20 % 。这样， 看上去的亮度就只有2. 5 ×1027 烛光。如此高的亮度说明太阳辐射的能量是非常高的。太阳辐射的能量值一般称做太阳常数。在地球的大气层之上测量仅为1. 95 卡/ 厘米・分钟。它的意思是， 太阳光直射在1 平方厘米的面积上， 每分钟可达1. 95 卡。换算成国际单位制，它是1. 36 ×106 尔格/ 厘米秒或1. 36 千瓦/ 米。

　　看上去， 太阳常数是一个不大的数字。如果考虑到日地之间如此遥远的距离， 那可就不得了。实际上， 我们接收到的能量仅为太阳发出的能量的22 亿分之一。打一个比方说，

　　如果地球周围冻上一层厚度为100 千米的冰壳， 若能将太阳的能量全部集中于地球上， 不消一小时， 千里冰层就会熔解而升腾为水汽了。

　　通常， 蜡烛的火焰可以分为三个部分： 焰心、内焰和外焰。太阳作为一个硕大的光体也可分为三个部分： 光球、色球和日冕。

　　光球的下面是太阳的内部， 我们是看不见的。光球只有400 多千米厚， 它的底层温度达6， 000K， 顶层温度则只有4， 000K 。这已是够热的了。

　　观看色球的最好机会是日全食时。当月亮恰好遮住光球时， 可以看见色球的表面并不平整， 有许多细小的“火舌”， 好像一片“燃烧的草原”。最早拍下色球光谱是1870 年的一次日全食时， 它比光球的光谱要复杂得多。色球的温度也要高得多， 低层可达10， 000K， 高层则可达几万摄氏度。日冕的温度则可达100 ～200 万摄氏度。这种反常温度是挺有趣的。

　　对于日冕的观测只是20 世纪30 年代以后的事。日冕可分为内冕和外冕， 它的物质非常稀薄， 这也是对它观测的困难之所在。

　　在光球层中， 有一种很重要的现象， 这就是太阳黑子的爆发。关于它， 中国有最早和最完整的记述。黑子并不影响太阳的光芒， 所以称为“黑子”是因为它的温度比背景要低2 ， 000 度左右。它虽然不容易被肉眼发现， 但它的个头并不小， 小黑子直径有几百千米， 大的则超过10 万千米。黑子的活动是有周期的， 约为11 年。

　　色球层中活动最剧烈的是“耀斑”， 也称做“色球爆发”。它释放的能量是非常大的， 十几分钟内可以释放几亿亿亿焦耳的能量， 相当于100 亿颗百万吨当量的氢弹爆炸。

　　如果发生在地球上， 则差不多每人要承受2 颗氢弹的打击。

　　这差不多是一次“世界末日”的惩罚了。

　　太阳发出光和热， 对地球来说是至关重要的。例如， 太阳常数很小的变化， 对地球的气温就会有显著的影响， 地球的冰川期就是明显的例证。

　　“太阳当头照，”听上去好像太阳颇有些孤芳自赏的意味。而且它毫不吝惜地释放着光和热， 而且释放的速度是如此之快。也许有人会担心， 它是否会很快熄灭呢？ 太阳体积是地球的130 万倍， 质量为地球的33 万倍。它每年损失的质量只占它的质量的50 万亿分之一。到现在为止， 60 亿岁的太阳消耗它的质量的四万分之一。因此， 太阳的消亡只是遥远未来的事情， 而真的到了“遥远的未来”之时， 人类的进化也许可以不依赖太阳的光线了。

　　太阳是一个明亮的发光体， 但从光学上讲， 还有不少的问题有待深入探讨。

　　§§第二章 反射和折射