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你知道吗--现代科学中的100个问题-第5部分
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但是再往后又将发生什么情况呢？
在一颗恒星超过氦阶段继续向前发展的过程中，该恒星核心的温度将会变得越来越高。有人提出一种理论说，当恒星发展到铁阶段时，其核心的温度将会高到足以引起产生大量中微子的核反应。由于中微子不会被星体物质所吸收，所以它们一旦形成，就会以光速向四面八方飞奔，并把能量一起带走。这样一来，恒星的核心就会失去能量，并且很快就突然冷却下来，结果，这颗恒星就会坍缩成一颗白矮星。
在坍缩过程中，它的外层，由于仍然含有许多没有铁原子那么复杂的各种原子，因而将会全部立即发生聚变，并爆炸而成为一颗“新星”。由此产生的能量将会形成一些比铁更为复杂的原子，即周期表中位于铁以后的各种原子——一直到铀原子和超铀原子为止。
含有重原子的这种“新星”的碎屑将和星际气体混合在一起。由这类气体所形成的恒星就是“第二代恒星”，正因为如此，所以在“第二代恒星”中才含有少量在恒星本身的聚变反应中绝不可能形成的各种复杂原子，太阳就是这样的第二代恒星，而这也正是地球中为什么会有金和铀这类元素的原因。
第18节
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第一，恒星会发射出无质量的电磁辐射——光子，这种电磁辐射包括从能量最大的γ射线到能量最小的射电波（甚至一个冷的物体也会发射出光子；物质的温度越低，光子也越弱）。可见光就是这类辐射的一部分。
第二，恒星还会发射出中微子和引力子等无质量的粒子。
第三，恒星还会发射出各种具有质量的带电高能粒子，主要是质子，但同时也包括数量较少的各种原子核及其它各种粒子。它们就是宇宙射线。
恒星发射的所有这些粒子（光子、中微子、引力子、质子等等），只要当它们是单独出现在宇宙空间的时候，它们将是稳定的。就我们所知，它们可以在数十亿年的时间内不发生任何变化地通过数十亿光年的真空。
由此可见，恒星所发射的一切粒子只要没有遇到任何会把它们吸收掉的物体，就会一直存在下去。拿光子来说，几乎任何东西都能把它们吸收掉。能量很大的质子就较难被别的东西阻挡和吸收，至于中微子，那就更难被别的什么东西阻挡和吸收了。关于引力子的情况，直到目前为止，人们尚未弄清。
假如我们的宇宙中，除了以固定不变的位形分布的恒星以外，什么东西也没有的话，那么，由某一颗恒星所发射出的每一颗粒子，除非它遇到了另一颗恒星并被吸收掉，否则，都一定会在宇宙空间“旅行”。在这种情况下，所有的粒子将只会从一颗恒星“旅行”到另一颗恒星，这样，总的说来，每一颗恒星都应当能够收回它所发射出去的全部能量。从这种假定出发，宇宙似乎应当会永远不变地继续下去。
但是以下三个事实的存在、使实际情况不会象上面所说的那样。
第一，宇宙并不是单由恒星所组成，而是包含有大量的冷物质，从巨大的行星直到星际尘，当这些粒子遇到冷物质时，粒子就被吸收，冷物质则发射出能量较小的粒子以作为交换。这就意味着，总的来说，冷物质的温度会逐渐上升，而恒星所含的能量会逐渐减少。
第二，恒星以及其他天体发射出来的某些粒子（如中微子和引力子）被物质吸收的几率是如此之小，以致在宇宙的整个生存期间，业已被吸收的只占其中很小的一部分。这就意味着，在恒星发射出来的全部能量中，有很大一部分仍在宇宙空间中“旅行”，而这同样也等于说，恒星所含有的能量正在逐渐减少。
第三，宇宙正在膨胀。这就意味着星系与星系之间的空间正在逐年扩大，因此甚至象质子和光子等一类能被其他物体吸收的粒子，平均说来，也要旅行更长的路程才遇到其他物体而被吸收掉。正因为如此，恒星所吸收的能量抵偿不了它所发射的能量的倾向正在逐年加大。同时，为了填补因宇宙膨胀而增大的这部分宇宙空间，就一定会有额外的能量（亦即快速的高能的、但尚未被吸收的粒子）进入到这部分宇宙空间。事实上，这个道理是很明显的，只要宇宙还在继续膨胀，总的来说，它将会继续变得越来越冷。
当然，如果宇宙有朝一日开始再一次从膨胀转为收缩的话，情况就会倒转过来，到那时，宇宙将会开始再一次逐渐变热起来。
第19节
１８５０年，一位名叫卡林顿的英国天文学家在观察太阳黑子时，发现在太阳表面上出现了一道小小的闪光，它持续了约５分钟。卡林顿认为自己碰巧看到一颗大陨石落在太阳上。
到了２０世纪２０年代，由于有了更精致的研究太阳的仪器。人们发现这种“太阳闪光”是普通的事情，它的出现往往与太阳黑子有关。例如，１８９９年，美国天文学家霍尔发明了一种“太阳摄谱仪”，能够用来观察太阳发出的某一种波长的光。这样，人们就能够靠太阳大气中发光的氢、钙元素等的光，拍摄到太阳的照片。结果查明，太阳的闪光和什么陨石毫不相干，那不过是炽热的氢的短暂爆炸而已。
小型的闪光是十分普通的事情，在太阳黑子密集的部位，一天能观察到一百次之多，特别是当黑子在“生长”的过程中更是如此。像卡林顿所看到的那种巨大的闪光是很罕见的，一年只发生很少几次。
有时候，闪光正好发生在太阳表面的中心，这样，它爆发的方向正冲着地球。在这样的爆发过后，地球上会一再出现奇怪的事情。一连几天，极光都会很强烈，有时甚至在温带地区都能看到。罗盘的指针也会不安分起来，发狂似地摆动，因此这种效应有时被称为“磁暴”。
在本世纪之前，这类情况对人类并没有发生什么影响。但是，到了２０世纪，人们发现，磁暴会影响无线电接收，各种电子设备也会受到影响。由于人类越来越依赖于这些设备，磁暴也就变得越来越事关重大了。比如说，在磁暴期内，无线电和电视传播会中断，雷达也不能工作。
天文学家更加仔细地研究了太阳的闪光，发现在这些爆发中显然有炽热的氢被抛得远远的，其中有一些会克服太阳的巨大引力射入空间。氢的原子核就是质子，因此太阳的周围有一层质子云（还有少量复杂原子核）。１９５８年，美国物理学家帕克把这种向外涌的质子云叫做“太阳风”。
向地球方向涌来的质子在抵达地球时，大部分会被地球自身的磁场推开。不过还是有一些会进入大气层，从而引起极光和各种电现象。向地球方向射来的强大质子云的一次特大爆发，会产生可以称为“太阳风暴”的现象，这时，磁暴效应就会出现。
使彗星产生尾巴的也正是太阳风。彗星在靠近太阳时，星体周围的尘埃和气体会被太阳风吹到后面去。这一效应也在人造卫星上得到了证实。像“回声一号”那样又大又轻的卫星，就会被太阳风显著吹离事先计算好的轨道。
第20节
据我们所知，只要太阳保持着目前的能量辐射状态，就能使地球上的生命存在下去。我们可以确定出这个状态能持续多久的上下限。
太阳的辐射是在氢聚变成氦的过程中产生的。太阳要产生这么强烈的辐射，聚变物质的数量一定也该是很大的。实际上也是如此。在每一秒钟里，就有６３０，０００，０００吨氢聚变成６２５，４００，０００吨氦；其余的４，６００，０００吨则转化为辐射能，永远不再属于太阳了。这些能量中有一小部分射到地球，就足以维持我们这个星球上的生命了。
从太阳每秒钟消耗的氢的数量来看，它似乎不会维持很久。但是，这是由于没有考虑到太阳的巨大质量的缘故。太阳的质量为２，２００，０００，０００，０００，０００，０００，０００，０００，０００吨（即二千二百亿亿亿吨）。这个质量当中大约有百分之五十三是氢。这就是说，太阳目前约含有１，１６０，０００，０００，０００，０００，０００，０００，０００，０００吨氢。
如果你想知道的话，不妨告诉你：太阳质量的其余部分几乎全都是氦。比氦更复杂的原子，占太阳质量的百分之零点一弱。氦比氢更致密些。在相同的条件下，氦原子的质量是同量氢原子的质量的四倍。如果换算成体积——所占据的空间，太阳大约有百分之八十是氢。
如果假设太阳最初全部由氢组成，而且它一直以每秒钟六亿三千万吨的速率把氢转变成氦，并将保持这种速率的话，那么，我们就可以计算出：太阳已经辐射了大约四百亿年，并将继续辐射六百亿年。
实际上，事情并不如此简单。太阳是一颗“第二代的恒星”，它是由在好几十亿年前就已燃烧光、并已爆炸掉的恒星所留下的尘埃和气体所组成的。因此，在一开始时，太阳的组分中就含有大量的氦，几乎跟现在一样多。这就是说，用天文学的尺度来衡量，太阳只辐射了一段很短的时间，它的氢储量减少得不多。太阳可能还不到六十亿岁。
此外，太阳也不会一直保持目前这种辐射速率。氢和氦在太阳里并不是均匀地混合着的，氦集中在太阳的核心部分，而聚变反应则发生在这个核心的表层。
随着太阳不断辐射，氦所构成的核心会越来越大，在它的中心，温度也会越来越高，最后，这个温度会高到足以使氦原子变成其他复杂原子的地步。到那个时候，太阳将放出比目前更强的辐射来。不过，随着氦聚变的开始，太阳就会开始膨胀，并逐渐变成一颗红巨星。那时地球上将热得无法忍受，海洋就会煮干。据我们所知，这颗行星就不复是生命的适宜住所了。
据天文学家估计，太阳将在从现在算起的八十亿年后进入这一新阶段。不过，八十亿年也还是一个相当长的时间，因此眼下还没有必要惊慌。
第21节
这个问题看来确实象是一个难题。事实上，在十九世纪初期，就有一位伟大的天文学家赫歇耳曾断言说，既然黑子是黑的，它们就必定是冷的。为了解释这一点，他只能说，太阳并不是里里外外都很热。不错，它有一个白热的大气层，但在大气层的下面，则是太阳那冷的固体部分，人们可以透过太阳大气层的缝隙看到这个固体部分。这些缝隙就是我们所说的黑子。赫歇耳甚至认为，太阳内部的固体表面上冷到可以允许生物在那里生存。
但是，这种看法是错误的。现在，我们很清楚地知道，太阳通体都是热的。事实上，我们看到的太阳表面是太阳上最冷的区域，但即使在那里，对生物来说，也肯定是太热了。
辐射和温度是密切相关的。１８９４年，德国物理学家维恩研究了在不同温度下发射出来的各种光辐射。他的结论是：在理想的情况中，在每个特定的温度下，每一个物体都会辐射出特定波长范围内的光，而与物体本身的化学组成无关。8米8花8书8库8 ；http：//www。7mihua。com
随着温度的升高，峰值辐射的波长会变得越来越短，对于任何物体都是如此。在摄氏六百度左右，就会有相当多的辐射进入可见光的频率范围，于是物体就会呈现暗红色。当温度再升高时，物体就变为鲜红色，然后变为橙红色、白色和蓝白色。如果温度足够高，辐射频率就会大部分位于紫外区，甚至比这还要高。
仔细地测量了太阳峰值辐射的波长（它位于黄光区域内），我们就可以计算出太阳表面的温度，这个温度大约是６，０００℃。
太阳黑子并不处于这一温度上。它们比这个温度要低不少，我们认为，在黑子的中心部分，温度只有４，０００℃。太阳黑子很可能是一团膨胀的巨大气体。这种膨胀在太阳上造成了一定的温度降，正象电冰箱里的情形一样。要使一个巨大的黑子能抵御住从四下里温度更高的地方传递进来的热量，保持住数日或数周的低温，需要有一个巨大的热泵才行。不过，关于太阳黑子生成的机制，天文学家至今仍未找到完全满意的解释。
即使是摄氏四千度，太阳黑子也应该很明亮。它应该比地球上的弧光灯还要亮许多，而弧光灯已是亮得不能用眼睛去直视它了。
其实，太阳黑子也确实比弧光灯亮，这一点已经用仪器检测出来了。问题出在这里：我们的眼睛是不能看出光的绝对强度的。我们在判断亮度时，靠的是与四周环境的比较。太阳表面上那些温度较高的正常区域的亮度，是黑子中心低温区域亮度的四至五倍，与前者相比，后者在人眼中就显得是黑的了。这种黑只是光学上的错觉。
这一点有时在日蚀时可以看出来。在太阳明亮的圆面上，掩蚀太阳的月亮朝向我们的一面的确是黑的。当月球的边缘掩过一个巨大的太阳黑子，使我们能在月亮的衬托下来观察黑子的“黑”时，我们就能够看出，黑子实际上并不黑。
第22节
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对于行星都在同一个轨道平面内这一点，最合理的天文学推测是：它们是由同一薄层物质生成的。
目前流行的理论认为，太阳系原先是一团巨大的尘埃和气体，最开始时是旋转的球体。在它本身所具有的重力影响下，它逐渐凝聚起来，因此旋转会加快，以保持角动量的守恒。
随着这团星云越来越凝聚，转得也越来越快，由于离心力的作用，一部分物质会被从赤道平面上甩出去。这部分被甩出去的物质只占整体的百分之几，它们在星云中心的主体位置外围形成一个巨大的薄层。由于某种原因（至于具体是什么原因，大家还没有一致的看法），从这一薄层物质中，又凝聚出各个行星，而星云的中心主体则变成了太阳，各行星在原来的薄层的位置上继续运转。正因为如此，它们几乎都在同一个平面——太阳的赤道平面上旋转。
由于同一个原因，各行星在凝聚的过程中所形成的各个卫星，一般也都在同一个平面上，它们也与各个行星的赤道平面相合。
至于例外的情况，则被认为是整个太阳系形成许久以后发生的剧烈变故造成的。冥王星在与地球运转平面成十七度角的平面上运行（其它各行星都没有这样倾斜的轨道）。有些天文学家认为，冥王星原先可能是海王星的一颗卫星，后来有某种大变故使它摆脱了海王星。海王星目前的一颗最大的卫星“特瑞敦”并不在海王星的赤道平面上运行，这也是这颗行星发生过大灾变的另一个证据。
木星有七颗位于外围的小卫星不在它的赤道平面上。土星的最外面一颗卫星也是这样。这些卫星可能在形成太阳系时都不是�
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