揭开“大自然之母”的面沙

【香港《明报月刊》１０月号文章】题：近代的太阳研究（作者刘润东）
太阳本身的确是充满矛盾的。她是一团圆圆的大火球，每天有规律地从东边升起，自西落下。同时，大火球却时刻产生各种威力巨大、变幻莫测的爆炸现象。
人们早期对太阳的观测大多是用肉眼和简单的仪器，因而只知道她有规律的一面。近代科学技术的发展，使人们开始认识到太阳喜怒无常的特性。对太阳本质的认识过程是科学家们步步推理、长期努力的结果。太阳的外表，就像笼罩了一层又一层的面纱，到现在还是神秘重重。太阳黑子与日冕
早在几百年前人们便已经用投影法观测太阳及其周围。他们发现太阳表面不时有一些黑斑，称为“太阳黑子”。同时，他们也得出结论：太阳外面并没有大气层。另一方面，在日蚀时太阳周围显露出一些光晕，称为日冕。奇怪的是，日冕并不是均匀地分布在太阳周围，而是呈带状地向外放射。通过对太阳光谱的分析，人们也知道太阳表面的温度高达５０００多度。我们推测日冕的温度也是差不多。可是，奇怪的事情又出现在日冕上。日冕发出的光与地球上所有元素的光都不一样。也就是说：日冕是由一种地球上找不到的物质构成的！
这个太阳之谜一直到１９４２年才由瑞典科学家揭晓。在原子物理中有一种称为“禁闭跃迁”的发光方法，它只有在温度高达１００万度时才能起作用。日冕的光谱与碳和铁元素的“禁闭跃迁”正好对上。也就是说，日冕的温度高达１００万度！怎样解释从太阳表面５０００度到日冕１００万度的加温，便成了近代太阳研究的一个中心课题。
日冕的活动也直接影响着地球。６０年代初，太空船上的探测器不断收集到秒速高达４００公里的粒子。这些粒子由日冕向外发射（请勿担心，地球外面有一层“磁罩”把粒子引导开），引起地球上如北极光、地磁暴变等现象。这就是著名的“太阳风”的发现。到了１９７３年，美国科学家制造了“日冕仪”，并把它放到太空实验室去观测太阳。日冕仪显示了太阳“暴力”的一面——“日冕爆发”。每一次爆发，太阳都将质量相当于１００万架大型飞机的物质向外喷射。这直接冲击了太阳风，冲击波又加速了许多粒子。这些粒子则以高速度撞击地球的磁罩，造成地磁场及大气层的许多现象。到底是什么原因使太阳做出这些“暴力行为”呢？太阳磁场与太阳风
让我们回到地面上来。以上提及的，都是对太阳发出肉眼可见的光作出观测，但太阳也发出其他波长的光，如紫外光、Ｘ光等。从地面上拍得的太阳紫外光或Ｘ光照片，显示出太阳表面不单有黑斑，也有光斑。这些光斑有时会突然变亮，称为“太阳闪耀”。
起初，人们推论太阳闪耀就是上述猛烈的日冕爆发的成因。近年更精确的时间测量表明这两者间不存在因果关系，而太阳闪耀却与日冕上众多呈环状的物体有关。这些称为“太阳圈”的物体，不断地随时间演变。有时变得扭曲，有时散成细丝。可是，总是呈线状。为什么１００万度高温的物质不会四处乱碰，而却沿着这些线条走动呢？这只有一个可能性：太阳表面有强力的磁场。现在，人们已有量度太阳磁场的仪器。他们发现，太阳磁场强度是地面的１０００倍！
太阳圈就好像一条绷紧了的橡皮条，它的两个端点都系在太阳表面。太阳表面不断运动，使橡皮条不断地扭曲。到一定限度，橡皮条便“啪”的一声断裂，把内部的高能物质散发出来。这就是上面提到的太阳闪耀了。
太阳表面的许多现象，如太阳火焰的喷发、太阳黑子的活动等都与太阳磁场的活动息息相关。
现在悬而未决的问题仍很多。为什么太阳黑子和磁场有１１年的周期性变化？这与地球气候有关联吗？能量高达一亿伏特的粒子怎样在太阳闪耀中产生？太阳风怎样影响地球大气层的变化？等等。尽管如此，我们对太阳的各种“暴力”现象已有一个概括的认识。这就是：太阳内部巨大的能量，利用磁场作为桥梁，以各种各样的猛烈方式向外发泄，展示出一幅幅壮丽的图画。
步向２１世纪，美国、欧洲、俄国和日本的太空组织将会携手合作，把太阳的面纱一一揭开。  太阳的紫外光照片展示出许多有趣的物体，这里是一组“太阳圈”。1980年日全蚀时拍得的呈放射白带状的日冕图。