游侠引言:
谁呢想到呢?有时候天上会出现奇怪的太阳。这是怎么回事呢?让我们揭开“假日”之谜。
1985年1月3日11时左右,在黑龙江声绥化市的上空出现了一个实属罕见的奇景——“五个太阳”。当天,绥化市被一层轻薄的云笼罩着,快到11点的时候,天空中出现了奇景:太阳光盘呈火红色,边缘为金黄色,光辉夺目;太阳四周有一个46度晕和一个时隐时现的22度晕;太阳两侧各有两个“小太阳”,一个白色大半圆光环把四个“小太阳”和太阳贯穿起来起来,四个“小太阳”十分耀眼,闪烁着灿烂光芒。在22度和46度晕的北部,还各有一个凸向太阳的绚丽多彩的弧,两弧都为内蓝外红,光辉耀眼。
天空中真的有五个太阳吗?事实上,一个是真太阳,其余四个只是假象,气象上称为“假日”。假日是太阳光通过不同形态的冰晶所形成的光亮点。这种光亮点通常对称的出现,有时要多达七八个。由于形成几个假日时对光线进出冰晶的位置和冰晶的形态要求很高,所以假日现象比较罕见,多假日的情况就是世间少有了。各种假日形成的光路和冰晶形状的关系也十分复杂。
1933年9月13日,美国科学家查贝尔在美国西海岸较高纬度的地方观看日落时,拍摄了一组珍贵的照片:一轮又红又大的太阳慢慢西沉,开始由圆形变成椭圆形,接着又由椭圆形变成了馒头形,上圆下平。渐渐的太阳的上半部分也被削平了,后呈现出有棱的四个角,就成了一个罕见的方形太阳。这组照片,引起了当时海内外人士极大的关注。直至今天,仍被作为珍贵资料引用。
这种“方形太阳”是由于太阳光通过上下不同密度的大气层时,光线发生折射、反射等原因产生的。在极地和高纬度地区,陆地和海面温度通常不可能太高,近地层的空气温度低于高层的空气温度,这样就出现了“大气逆温”现象。靠近地面或海面的空气密度大,而愈向上密度愈小,当靠近地面和海面的太阳光从这种低空大气中通过时,就发生折射。这种折射光线随着太阳的西落明显地发生向地球一侧弯曲的现象,所以太阳下部分也逐渐发生光的偏折现象,好像是用刀子削平似的,成为一条平行于地平线的直线。随着太阳逐渐西落,它的上半部分也逐渐发生光的偏折,到达一定高度时,太阳的上下边缘都被折射成为直线形,形成了奇特的“方形太阳”。“方形太阳”必须在极地和高纬度地区,无风、无云、空气中没有冰晶雾等严格的天气条件下才可能产生,因此比较罕见。
1979年7月20日的黄昏,一艘波兰纵帆船“晨星号”从旧金山经赤道驶过波利尼西亚,进入萨摩亚以西的海域时,突然出现一道光辉耀眼的绿色光芒,一名舵手激动地呼喊起来:“快来看哪!太阳发出绿光了!”可是,话音未落,那道绿色的光芒已经消失得无影无踪。
由此可见,太阳绿光的出现确实是可能的,只不过是一瞬而已。在埃及和亚得里亚海沿岸,几乎每天日出日落时都可以看到绿光。一般在黄昏时,只要地平线清晰,海面上又没有云彩,就必定会出现绿光。据说,在埃及金字塔里发现的6000年前的图画,其内容就是光芒四射喷着绿光的太阳。
绿色阳光也是太阳和大气层为我们开的一个玩笑。我们通常看到的太阳光,是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种单色光组成的。而大气中由于上、下层的密度分布不均,空气越往高空越稀薄,因此就酷似一个棱角朝上的“气体三棱镜”。当太阳光线穿过时,光线就折射而发生色散,只有当太阳靠近地平线,太阳光几乎朝不同方向穿过非常厚的大气层时,才最明显。这时,太阳光被分散成七种颜色的单色光。因红光波长最长,折射角最小,所以随着落日,红光最先没入地平线以下;其后橙光、黄光也消逝在地平线下,而此时地平线上还留下绿光、青光、蓝光和紫光。由于青光、蓝光和紫光的波长较短,在穿过厚厚的大气层时,受到大气中尘埃的强烈散射影响,已经变得非常微弱,超出我们的感觉范围,只有绿光比较强,能够到达人眼,并且显得格外光彩夺目,这就形成了“绿色阳光”的奇观。因为绿色都出现在日没和日出的一小段时间里,所以他它存在的时间十分短暂,一般停留1至3秒钟。
[问题在线]:
太阳是对我们最有益的一颗恒星,它赋予地球上生命的泉源,赐给我们光明与温暖。能简单介绍一下太阳的基本情况吗?
[专家释疑]:
太阳,太阳系的中心天体,是行星的光和热的源泉。它是银河系中的一颗普通恒星,位于距银心约10千秒差距,银道面以北约8秒差距处,并与其他恒星一起绕银心转动。太阳是一个直径约1.4×106公里的气体球,由于引力的作用,太阳的密度和温度是向内增加的。表面温度约6000K,密度极其稀薄。在这样高的温度下不可能存在固体和液体,在太阳表面温度最低的区域有少量的分子,但绝大多数物质以原子的形式存在。在太阳中心,温度超过1.5×107K,压力约3.4×1012牛顿/平方厘米,密度达160克/立方厘米,在这种高温、高压、高密度的环境中,发生着氢变为氦的热核反应,释放出大量的能量,这些能量主要以辐射形式稳定地向空间发射,其中约22亿分之一的能量到达地球,是地球上的生物所需的光和热的主要来源。太阳是除地球以外与人类关系最密切的天体,而且是唯一的可以详细考查其表面结构的恒星,所以对太阳的研究人们历来十分重视。
我们能够直接观测的是太阳的大气层,它从里向外可分为光球、色球、日冕三层。从总体来说太阳是稳定的,但它的大气层却处于激烈的局部运动之中,黑子、耀斑等日面活动现象就是这种运动的结果。通过太阳光谱分析得知太阳大气的化学组成情况.其中含量最丰富的元素是氢,其次是氦、氧、氮和碳及其他金属和非金属元素。按质量计,氢占71%,氦占26.5%,其他元素占2.5%。已经确定存在于太阳大气的元素约有69种,它们在地球上都能找到。目还无法直接探测太阳内部的情况,但一般认为太阳内部与太阳大气的物质组成相差不大。太阳的自转非常缓慢,而且不同纬度处自转的周期不同。在赤道上,自转一周要25天,而两极附近自转一周需35天。太阳的寿命估计为100亿年,目前已度过了约50亿年。目前太阳是一颗黄矮星,在氢原料耗尽之后,将由氦和其他较重元素的核反应维持其能源,变成一颗红巨星,然后再转变为红超巨星。当太阳上所有的核能都耗尽时,它将坍缩成一颗密度很高的白矮星,并释放出引力势能。最后,白矮星的收缩停止,变成一个不发光的
黑矮星,太阳的生命也就终止了。
[探索指南]:
假日的出现是太阳和大气层为我们开的一个玩笑,联想到经常出现的海市蜃楼,它们的产生是不是有共同点呢?科学家会给我们找到答案。