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了解宇宙，我们常把视野放到遥远的宇宙深处。但别忘了，我们的太阳仍然充满着许多谜团。  太阳是我们最熟悉的恒星了，我们每天都看到它，科学家们对它的研究也是最多的，但我们对它的了解仍远远不够。太阳那里各种物理现象，我们已经知道了其中的基本原理，但是其中的细节我们也还远远没弄清楚。 下面我们再来了解太阳的一些怪异之处，以及谜团之所在。 它曾有同胞相伴 太阳现在正处于孤独之中，离它最近的恒星也在4.2光年之外，但是它并不总是这样的，很久以前，它也曾有过一个大家庭。从同一片星云中诞生出来后，太阳的那些同胞们就逐渐散开到了离太阳上百光年之外。最近，科学家发现了第一个曾与太阳相伴的同胞，它叫做HD162826。 这颗恒星处在110光年之外，它很像太阳，不过它更加发蓝一点。它也比太阳更加热一些，质量比太阳多了15%。你可以利用一个双筒望远镜看到它，它位于武仙座的右臂。 寻找太阳的同胞，科学家有点像是在银河中进行考古。他们通过有关恒星运动的模型来找到蛛丝马迹。如果一些恒星与太阳诞生在同一个地方，那么尽管它们会朝不同方向散开到不同的位置，但是通过它们运动的分析，我们就能找到它们以及其诞生地。  科学家已经把搜索范围限定到了30颗恒星，然后再对每一颗恒星进行仔细分析，发现只有HD162826的化学组成与太阳类似。之后，科学家还发现这颗恒星与太阳具有同样的年龄，所以它应该是与太阳一起诞生的。更有意思的是，HD162826也有行星围绕，甚至可能有另一个适宜居住的行星。 找到太阳的同胞，有助于我们了解有关太阳系诞生的细节，例如太阳和行星形成的条件。科学家将会继续寻找太阳的同胞，不过他们预计其它同胞应该是红矮星——银河系中一种最常见的恒星，它们比太阳更小更冷，所以很难被发现。科学家希望借助于2013年12月升空的盖亚空间望远镜，来寻找太阳其它同胞。另外，盖亚空间望远镜将观测银河系中约10亿颗恒星的位置和运动，来绘制出第一张精确的银河系3D地图。 它具有疯狂的周期 我们地球需要花费大约24小时沿自转轴旋转一圈，也就是一天的时间；它还花费大约365天绕着太阳旋转一圈，也就是一年的时间。然而，太阳的运动周期完全不像我们地球。太阳不同的部分有着不同的旋转速度：赤道附近的物质旋转一周需要大约27天，而越靠近两极的地方，物质就旋转得越慢。这种不均衡的自旋会导致太阳磁场的扭曲，而这会产生等离子与磁场之间的连锁反应，最终产生了另一种周期——太阳活动周期。 太阳的磁场因自旋不断扭曲，它会产生张力和压力。就像你扭曲橡胶棒然后断掉一样，磁场会最终突然释放出能量，并产生耀斑以及日冕物质抛射。这种从磁场扭曲到能量释放的循环周期大约为11年，这就是太阳活动周期。当太阳处于平静期时，产生的耀斑和黑子都很少；当处于活跃期时，太阳表面会产生更多的黑子，在那里会出现更多的耀斑以及日冕物质抛射。带电粒子的湍流有时会从太阳大气的薄弱地方射出来，弥漫于整个太阳系。这会影响我们的生活，会引起地球上的大停电，损坏我们的卫星。  经过两个活动周期后，太阳还会发生另一种改变：它的磁极将会颠倒一次。北磁极变成南磁极，反之亦然。地球也会发生磁极颠倒，不过只是经过30万年才发生一次。科学家认为，目前太阳的磁极正处在颠倒的变化之中。 为什么是11年和22年，而不是15年或30年？目前，科学家还不清楚。而且，每一次变化会产生怎样的后果，科学家也无法预计。 例如在2012年，太阳产生一些巨大的耀斑，当时科学家还认为太阳要进入活跃期了呢。但是到了现在，太阳反而处在非常不寻常的安静时期，这是自从1755年人类开始对太阳活动进行记录以来最弱的时期之一。这个预言的失败说明我们根本不了解太阳的活动规律。 它会呼吸 在11年左右的周期变化中，太阳也会周期性地改变所产生的X射线、紫外线、可将光和太阳风等的输出量。这还会对巨大的太阳风层产生影响，太阳风层是由太阳风吹向星际空间时产生的，其边际处在冥王星轨道之外，太阳风层的变化会影响从地球的气候到太阳系边缘的旅行者1号探测器等各种事物。 在地球上，我们不断讨论人类活动对气候产生的影响，但实际上，驱动地球气候变化的能量绝大部分来自于太阳，大约是其他能量来源总和的2500倍。在过去几个纪元里，地球暖期和冰河时期交替出现，其很大原因就与太阳的周期变化有关。 太阳输出变化的影响，不只会影响地球的气候，还会影响整个太阳系空间。当太阳处在不活跃期时，太阳两极所产生的太阳风会具有更高的速度，会向星际空间中的物质产生更多的压力，这样太阳风层就会膨胀。当太阳处在活跃期时，太阳的磁场容易扭曲起来，这时产生的太阳风不会很多，所以太阳风层就会缩小。所以，太阳风层的变化如同人的呼吸一样，只不过这一呼一吸之间的变化周期是11年左右。  目前太阳风比科学家预计的要弱20%到40%，所以太阳风层比预计的要小了，旅行者1号探测器也因此在2013年比科学家预计的提前离开了太阳风层。 它藐视热力学定律 通常情况下，离热源越远的地方温度应该越低。如果你想把肉尽快地烤熟，那就应该离火源近一些而不是远一些。但是如果你去太阳那烤肉，你应该离得远一些。因为被抛离太阳表面的大气比它的表面还热。太阳的表面大约有5400℃，已经是非常热了，但太阳大气的最外层，那里离表面的距离超过100万千米，温度可达到好几百万摄氏度。 按理说能量肯定是从表面传到日冕那里的，那么究竟是什么导致了日冕比表面还热呢？ 美国宇航局的科学家利用来自太阳动力学天文台（利用10种不同波段来分析日冕的频谱的太空探测器）所获得数据对此进行了进一步分析后认为，加热日冕的大部分能量来自于所谓的过渡区域——处在日冕和下一层大气之间的区域。龙卷风、日冕雨、磁场扭曲、等离子体射流、以及被称为“针状体”的奇怪现象（太阳表面上的动态喷射物）都会在加热日冕的过程中扮演重要的角色，不断把能量从里层区域带到外层区域。 它的表面会下雨 我们都知道，太阳会对地球的天气变化产生重大的影响。但你可能不知道的是，太阳那里也会下雨。 虽然太阳是个巨大的火球，表面上的物质常常会以很大的速度从太阳表面射出去，但事实上，太阳的等离子体还会以雨的形式落回到太阳表面。这种被称为“日冕雨”的现象尽管早在40多年前就预言出来了，但是之前科学家们一直没能看到它，直到天文望远镜变得足够强大，才使得科学家们一睹其壮丽景象。它就像地球中的水循环一样——水遇热变成水蒸气并上升，形成云，然后冷却凝结成液态水并落回大地。日冕雨和地球中的雨之间最大的区别在于，太阳中的等离子体并不会发生状态的改变，它只是变热上升，变冷之后落回太阳表面。 日冕雨发生的过程十分迅速，而且降雨量惊人。不到10分钟，太阳就会产生一个相当于重庆市面积大小的“云团”，升到大约63000千米的高空中（大约相当于从地球到月球距离的1/6），然后又以大约每秒50千米的速度回落到太阳表面。 太阳表面也会形成龙卷风。太阳的自转带动了其表面等离子体以螺旋的形式上升，从太阳表面延伸到上层大气，这样就形成了一个超级龙卷风。 它近在咫尺又遥不可及 为了真正理解太阳，我们应该尽可能地接近太阳，但太阳附近太热，这么多年来也没有探测器靠近过它。不过，随着新材料技术的发展，再过几年，将会有两个新的探测器飞到太阳附近。它们将比以往的探测器更接近太阳。 欧洲航天局将会在2017年发射一颗太阳轨道器，其轨道近日点离太阳大约4500万千米处。它将会观测太阳极地的活动，这会帮助科学家更好地理解太阳如何产生磁场的，甚至可能会揭示为什么磁极会经常颠倒。另外，离太阳这么近，它将会提前检测到刚形成的太阳风，这有助于揭示太阳与周围环境之间的相互作用。 美国宇航局计划于2018年发射的“太阳探测器+”会更加靠近太阳，它离太阳表面只有大约600万千米，这已经处于太阳日冕区域内了。为了抵达那里，它将会走迂回的路线，如同斗牛士迂回地接近一头机警的公牛。走迂回的路线是为了安全，因为它非常接近太阳，如果遇到辐射或过热的威胁，科学家可以及时进行调整路线，以防止它飞到不应该去的地方。 “太阳探测器+”最终会以大约每秒200千米的速度从太阳身边飞过，这将会成为历史上最快的人造物体。 在任何太空飞行中，保护飞行器不受太阳辐射的影响是最重要工作之一，如果飞行器接近辐射源就更难办了。好在高科技的发展，两颗探测器的隔热层用了一种称为“强化碳-碳复合材料”，可以经受住炽热的考验。 两个探测器都会帮助科学家解决许多太阳的未解之谜，例如大气是如何加热的，太阳如何产生太阳风的，但是要想真正理解太阳还有很长的路。而且有时候，我们都不知道我们还不知道什么。 |
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