太阳的故事——地心说vs日心说

<正>我们已经知道,天上的日月星辰并不是静止不动的,从它们的东升西落中所能得到的最直接、最直观的结论,就是所有天体都在一个以地球为中心     

太阳的故事——太阳中微子之谜

爱丁顿和贝特的理论能很好地说明太阳为什么可以长时间发射如此惊人的能量,从这个意义上讲,它已经经受住了初步的观测检验。但这种检验毕竟是很间接的,如果打个比方的话,有点像是通过测量一个黑箱的输出功能来检验有关它内部结构的猜测,哪怕检验合格,也未必能让所有人都信服,因为它终究不如打开黑箱直接窥视里面的结构来得确切。科学家们想要的正是像打开黑箱直接窥视那样的确切性。     

太阳的故事——光子大逃亡

在前面几期中,我们介绍了发生在太阳核心区里的太阳能量产生机制。这一机制不仅在理论上可行,而且经过对太阳中微子的细心探测,以及对太阳中微子问题的艰辛求解,在观测上也得到了很漂亮的确立。从某种意义上讲,隐藏在太阳最深处的那个最远离经验的“恐怖核心”,反而可以说是成为了整个太阳结构中被我们了解得最可靠的部分。
如果说迄今为止我们的太阳故事所展现的大都是太阳研究中的坚实大地——那些被观测或实验牢牢确立了的事实或理论——的话,那么从本节开始,我们将会更多地去欣赏太阳研究中的绚烂天空——那些尚在云端里的谜团。我们将会看到,那样的谜团简直是层出不穷,而且在绝大多数谜团面前,我们再也没有像解决太阳能量产生机制或太阳中微子问题那样的好运气了,因为那些谜团中的绝大多数直到今天依然是未解之谜。当然,这本身未尝就不是一种好运气,尤其是对于正在从事或有志于从事太阳研究的人来说更是如此,因为生在一个有许多未解之谜可以探索的时代里,要远比生活在一个只能在“小数点后第六位数字”上做文章的时代幸运得多。     

太阳的故事——太阳的脉搏

为了回答上一篇末尾的问题,即“有没有什么手段,能像太阳中微子带给我们核心区的信息那样,带给我们有关对流区深处及辐射区的信息呢？”让我们把时钟拨到1960 年。那一年,在意大利科摩湖畔的一座美丽小镇召开了一次天文学会议。在会上,来自美国威尔逊山天文台的天文学家莱顿作了一个学术报告。     

太阳的故事——谜团锦簇的太阳大气层

我们的太阳故事到这里已接近尾声了。在本节中,我们将探索太阳的最后一个组成部分:大气层。那是一个肉眼通常难以窥视的地方,但利用各种仪器的帮助及日全食的机会,天文学家们已经对它进行了颇为细致的观测。观测的结果如何呢？概括地说是四个字:谜团锦簇。事实上,在这个谜团锦簇的太阳大气层中,我们将要面对的谜团可能要比在前面各节中遇到的加起来还多。这是因为太阳大气层比太阳内部更复杂吗？未必。更有可能的原因是我们对太阳大气层的观测远比对太阳内部来得细致。有一句西方俗语说得好:魔鬼存在于细节之中,太阳大气层无疑就是一个例子。     

太阳的故事——重返古希腊

<正>说到天文学,很多人的眼前都会浮现出深邃的天幕和宝石般闪亮的星辰。其实在我们这个小小星球上所能看到的最显眼的天文现象并不在黑夜,而是在白天。在每一个晴朗的白天,天空中都挂着一个极为显眼的天体:太阳。     

科学家正在揭开太阳中的微子之谜

 揭开太阳中微子之谜已成为即将过去的2001年物理界最引人注目的事件之一,著名俄罗斯物理学家、科学院院士维塔利·金兹堡在接受俄通社-塔斯社记者采访时指出,“问题在于,在所有实验中记录的来自太阳的中微子流都低于理论预期值,这种偏差已成为激烈科学争论的原因,这一问题会影响到我们关于太阳内部结构以及太阳内部发生核反应的概念是否正确。现在我们只知道3种中微子---电子中微子、μ子中微子和τ子中微子,物理学家在一定程度上相信,实验也将继续证明,这几种中微子在从太阳内部飞向地球的过程中一定会互相转化。     

太阳中微子通量的估算

 第12届全国中学生物理竞赛有一道估算太阳中微子通量的预赛题.为了更接近实际,特将题目改写如下:已知太阳常数为1370焦/（秒·米²）并假设     

100亿个太阳质量的超巨黑洞

超巨质量黑洞，原本以为只存在于宇宙的早期，即与我们相距数10亿光年乃至更远的地方．最近，利用太空望远镜加上地基天文台的联合观测，科学家发现了两个超巨黑洞，它们每一个的质量都超过100亿个太阳，并且位于我们的近旁．McConnell等根据进一步的探测，研究了超巨黑洞和它的宿主星系共同演化的过程，结果已经发表在Nature周刊上．     

太阳的故事——日食

美国科幻小说家阿西莫夫曾经写过一个著名的科幻故事, 叫做“黄昏”。在这个被许多读者推举为有史以来最优秀科幻作品之一的名篇中, 阿西莫夫虚构了一个由六个太阳组成的多星系统, 在那里的一个有“人”栖居的行星上, 几乎任何时候都至少有一个太阳悬在空中, 夜幕每隔2049 年才会降临一次。每当那一时刻来临, 地平线上硕果仅存的一个太阳会遭遇“日全食”, 传说中能夺人魂魄、让人丧失理智, 进而毁灭整个文明世界的星星会出现在黑暗天空里。所有人都在短时间内陷入巨大的恐慌和骚乱之中, 周而复始地将星星毁灭文明世界的传说变为现实。     

太阳辐照绝对辐射计及其在航天器上的太阳辐照度测量

介绍了我国自主研制的太阳辐照绝对辐射计(SIARs)的原理和结构,该辐射计主要有两个创新点,即把电加热导线埋入锥腔壁以提高光电等效性和用无源热电温度传感器代替有源电阻温度传感器。SIARs参加了第九届和第十届国际日射（强度）计比对（IPC IV和IPC X）, 同世界辐射基准（WRR）在02％以内符合。 置于世界辐射中心(WRC)的用于保存和传递WRR的世界标准（辐射计）组（WSG）上的两台SIARs已同WSG仪器进行了6年的比对测量,性能稳定,不确定度在0.2％以内。“神舟三号”飞船应用SIARs构成的太阳常数监测器进行了5个月的在轨测量,与同期国外星上测量数据在0.2％以内吻合。采用3台SIARs构成的“风云三号”卫星太阳辐射监测仪从2008年6月起也已经开始了长期的在轨测量。     

太阳在平静期的躁动

明亮的太阳光球表面经常出现一些小黑点,这就是太阳黑子．据科学家的解释,太阳黑子的产生是太阳内部磁场发生变化的结果．太阳黑子的数量并不是固定的,它会随着时间的变化而上下波动,每11年太阳黑子活动会从极大期下降到极小期,然后再回到极大期,这称为一个太阳黑子周期．太阳黑子周期是1843年由德国天文学家发现的．太阳黑子是人们最早发现也是人们最熟悉的一种太阳表面活动;人们后来发现其他的太阳表面活动也存在着一定的周期而且似乎和黑子周期一致．     

太阳物理研究的新成果

 太阳是一颗普通的恒星,离我们最近,并且光很强,使人们能够对其细节进行观测研究。太阳又是一个炽热的气体球,其核心温度高达一千五百万度,在表面也有六千度,因而可把它看作巨大的天体物理实验室。它的温度,密度,磁场和很大的特征尺度相结合,所提供的物理条件是地球实验室无法比拟的。     

氙灯光源太阳模拟器辐照衰减器设计方法

针对应用于太阳模拟器辐照衰减器设计上的不足,提出一种新的衰减器设计方法,旨在提高其辐照均匀性.基于光学扩展量计算衰减器上的网孔面积,对会聚光路的辐射通量进行调制;利用聚光镜环带法,理论上分析衰减器上的辐射分布;利用网孔非均匀分布的结构对会聚光路的辐射分布进行调制,给出具体设计参数;对比分析了网孔均匀分布和非均匀分布对辐...     

以太阳为光源测量大气污染物研究中精确跟踪太阳的方法

本文给出了通过计算太阳在天空中移动的轨迹和利用在实验中所采集到的太阳光谱主动精确跟踪太阳的方法,并且通过在以太阳为光源测量大气中污染物浓度的实验研究中的实际应用,证明了该方法的可靠性和实用性.     

太阳的故事——光明的源泉

爱因斯坦和他的年轻合作者英费尔德曾经写过一本非常出色的科普著作,叫做《物理学的进化》。在那部著作中,他们作过一个令人印象深刻的比喻,那就是把科学的发展比喻成一个侦探故事。 他们这样写道：自从柯南·道尔写出绝妙的故事以来, 在几乎所有侦探小说中都有这样一个时刻,侦探收集到了为解决问题的某个阶段所需的全部事实。那些事实往往看起来很奇特、不连贯,并且彼此毫不相干。可是大侦探知道这时不必继续调查了,现在只有纯粹的思维能把搜集到的事实联系起来。于是他拉拉小提琴,或躺在安乐椅上抽抽烟。突然间,老天爷,他找到了联系！他不仅对手头所有的线索都有了解释,而且知道某些其他事情也一定发生了。因为现在他已经确切地知道在哪里可以找到它,如果愿意的话,他可以出去收集他理论的进一步证实。     

用羊八井太阳宇宙线探测装置对太阳耀斑中子的初步探测

羊八井的地理优势特别适合于对太阳耀斑中子的观测.中日双方合作在羊八井建造了太阳中子望远镜和中子监测器,准备在第23太阳活动周的峰年到来之际,对太阳耀斑中子进行观测.设备于1998年10月开始采集数据,并在1998年11月28日观察到伴随一次X3.3级耀斑的计数超出.本文报道初步的探测结果.     

西藏地面太阳总辐射与紫外线的观测

地面太阳光谱记录了太阳光经历大气层的烙印与信息,为大气环境、生态保护等研究提供实地依据。西藏高原空气稀薄,地面太阳辐射超强,观测西藏地面太阳光谱为太阳能利用提供实地数据。文章较系统地报道了西藏地面太阳光谱的实地观测结果,为相关高原科学研究提供高精度数据。利用RAMSES光谱仪、CMP6太阳总辐射仪和NILU-UV太阳紫外辐射仪对西藏不同地区、不同季节太阳光谱、太阳总辐射和太阳紫外线进行了全方位的实地观测研究。观测研究了高海拔的西藏拉萨和那曲以及低海拔的北京和成都的光谱特征;研究了拉萨二分二至当地正午（北京时间13:55时）太阳光谱观测结果;对西藏地面光谱与AM1.5和AM0标准光谱进行了对比研究。观测研究了西藏拉萨和那曲太阳总辐射、太阳紫外线强度特征。研究发现拉萨夏季可见和红外区光谱光强度甚至超过AM0光谱相应波长的强度,即：拉萨地面可见光和红外光强度偶尔超过大气层顶部的相应波长光强,是由部分云的反射增量所致;拉萨光谱谱峰出现在波长476.6 nm左右,在2017年的夏至观测到的最大值为2.331 W·m-2·nm-1。然而,对太阳紫外线（280～400 nm）光谱的观测发现地面太阳紫外区的光谱强度总是明显低于AM0光谱相应区光强,表明短波的紫外光被大气臭氧有效吸收。虽然拉萨海拔3 680 m,但通过对拉萨当地正午太阳紫外光谱分析发现拉萨地面波长小于300 nm的太阳紫外光谱强度几乎为零,表明波长小于300 nm的太阳紫外线被大气层吸收,没有到达地面。同时,研究了西藏高海拔太阳光谱与北京、成都低海拔太阳光谱特征,揭示了各地大气成分、含量等诸多信息。报道了2010年7月-2013年12月期间西藏太阳总辐射的观测结果;结果显示拉萨当日太阳总辐射最大值中约18%超过了太阳常数（1 367 W·m-2）。观测发现拉萨太阳总辐射瞬时最大值达到了1 756.09 W·m-2（2011年6月24日）。报道了2008年7月-2013年12月期间西藏太阳紫外线的观测结果;结果显示拉萨和那曲UVA日最大值平均值约为67 W·m-2,UVB日最大值平均值约为5.1 W·m-2;拉萨和那曲当日太阳紫外线A和紫外线B最大值变化趋势保持了很好的一致性,在5年多的观测期间紫外线强度没有出现明显的增强或减弱趋势。     

航天太阳敏感器的应用与发展

综述了当前广泛应用的数字太阳敏感器的原理、系统设计、应用领域和发展现状。首先,叙述了太阳敏感器的工作原理;数字太阳敏感器一般采用小孔成像的原理,包括光学系统、光电探测器和信息处理单元3个部分。其次,介绍了太阳敏感器的光学系统,包括单光孔、单狭缝、多光孔和多狭缝等多种入光形式。然后,从常规光电探测器件和集成了光学系统、图像传感器和信息处理单元的探测器两个层面,说明了太阳敏感器涉及的光电探测器的发展,并介绍了相应的太阳像点中心提取算法。最后,给出了航天太阳敏感器的现有产品及应用现状,讨论了未来航天太阳敏感器面临的挑战和发展趋势。     

太阳日冕物质抛射的磁流体力学性质

太阳是离地球最近的一颗恒星,太阳日冕物质抛射是太阳大气中最剧烈的一种活动现象.当日冕物质抛射爆发时,大量的等离子体物质从接近太阳日面的低日冕被抛出,瞬时释放出巨大的能量.当一部分这些物质和能量传播到地球附近时,可以造成短波通讯中断、卫星工作失常等破坏性现象.文章作者认为,是缠绕的太阳磁场提供了足够的能量,使这些日冕物质可以克服恒星的重力以及周边磁场的束缚抛射出来;而磁螺度在日冕中的不断积累,不仅为日冕物质抛射提供了能量基础,而且使爆发在一定程度上成为一种日冕演化的必然.