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第二章
创世记
(太阳)

《圣经》第一章这样写道:“起初神创造天地。地是空虚混沌,渊面黑暗;神的灵运行在水面上。神说:‘要有光。’就有了光。”

在创世的第一天,上帝意志的能量就让新诞生的天和地沐浴在光的海洋中。甚至早在上帝于第四天造出天宇间的日月星辰之前,光明所带来的巨大益处就已遍布了每个黄昏和清晨,海洋和干燥的陆地得以分离,大地上长出了青草和果树。

科学的创世学说也描述了类似的场景——伴随着巨大的能量迸发,从一个不存在时间的黑暗虚无里诞生出了宇宙。科学家们说:大约在130亿年前,“大爆炸”爆发出热光,并在瞬间分解成了物质和能量。在接下来的3分钟里,急剧的冷却过程产生了宇宙中所有的原子,但其组成很不均匀,约有75%的氢和25%的氦,再加上极少量的其他元素。随着宇宙向各个方向急剧地膨胀和继续冷却,至少有10亿年,它没有放射出新的光芒——直到恒星诞生,并开始在天宇间闪耀。

新恒星之所以会发光,是因为它星体深处的氢原子受到挤压后,彼此聚合,产生氦,并释放出能量。能量以光和热的形式逸出恒星,氦却留在了恒星内部;通过不断的积累,氦最终也会成为核聚变的燃料,于是恒星就将氦原子熔炼成碳原子。在恒星生命后期,它们还会制造出氮、氧乃至于铁。接下来,在几乎耗尽了所有能量后,它们就会寂灭和爆炸,将体内丰富的新元素喷向太空。那些最大和最明亮的恒星还会向宇宙遗赠一些最重的元素,包括金和铀。恒星们就这样开展着创造世界的工作——它们锻造出了大量的原料,供未来之用。

恒星丰富了曾经诞生过它们的天空,而天空又以此产生出一代又一代的新恒星,而且这些后代拥有了更丰富的“物质财富”,足以创造出一些包含盐海、沥青矿、山脉、沙漠和黄金河的附属世界。

大约在50亿年前,被我们称为“太阳”的这颗恒星诞生在银河系中一个星体稀少的区域。刚开始时,它只是该区域一个由冰冷的氢和古老的星尘组成的巨大云团。一定是某种扰动(比如说,邻近恒星爆炸所产生的冲击波)引发的回响穿透了整个云团,并加速了它的坍缩过程:散布在各处的原子在引力的作用下汇聚成小团块,而这些小团块反过来又堆积到一起,并且以越来越快的速度不断地聚集下去。云团的突然收缩会使它的温度升高,并让它开始旋转起来。于是,原来四处逸散、形状不定、冰凉辽阔的一大片云团,如今变成了一团浓稠灼热的球状“原始太阳星云”(proto-solar nebula)。新恒星濒临诞生了。

这团星云平展成为一个中央鼓出的圆盘,而太阳就从圆盘中央处产生了出来。从此,太阳就开始在内核处那温度高达几百万度的炼狱中,进行自耗式的氢聚变过程;而能量的外推作用,也抵挡住了因引力而造成的内坍趋势。在随后的数百万年里,这轮新诞生的太阳就用周围的残余气体和尘埃形成了太阳系的其余部分。

《创世记》里还讲述了上帝如何用地上的尘埃抟成人形、吹上生命之气,造出第一个人的故事。在早期的太阳系里,无处不在的尘埃——碳的微末、硅的细粉、氨的分子和冰的小晶粒——点点滴滴地聚到一起,形成了“星子”(planetesimal),它们是行星的种子或最初阶段。

甚至在集聚成形的过程中,行星就已呈现出了各自的特性,因为每颗行星积聚起来的物质都是它在星云中所处位置所独有的。水星位于太阳外侧那些最热的部位,主要是由金属颗粒构成;而金星和地球成形的地方则富含石质粉尘和金属。就在火星之外,有几万颗石质星子,它们可以获得充足的碳,但没法聚合成为一颗大行星。这一大批未完工的世界被称为“小行星”,它们目前依然漂荡在火星与木星之间的广阔区域里。这一大片名叫“小行星带”的区域,也成了太阳系的一大分水岭:类地行星都坐落在靠近太阳的一侧,而那些寒冷的气态巨星则生长在远离太阳的另一侧。

离太阳较远的那些星子,温度较低,上面凝聚了一定量的冰水和其他含氢化合物。第一颗达到相当规模的星子吸引了大量的氢气,将它们留在身边,并成长为木星——这是一颗庞大的行星,它的质量达到了所有其他行星总和的两倍。土星也靠气体“虚张声势”。在离太阳更远的地方,宇宙尘会更寒冷也更稀少,因此需要更长的时间才能形成星子。等到天王星和海王星达到足够的质量,可以吸纳氢气当“衬垫”的时候,这种气体大多已经消散了。而轮到遥远的冥王星时,就只剩下岩石碎片和冰碴子可用了。

在行星成形的整个过程中,为数众多的投射物像复仇天使一样,在年轻的太阳系中穿梭。不同的世界也会彼此碰撞。冰态天体撞击了地球,将大量的水灌注到地球上,足够盛满好几个大洋。石质天体则将火球倾泻到地球表面,造成了巨大的破坏。在45亿年前的一次大浩劫中,一个火星那么大的天体(大致相当于半个地球)呼啸而至,猛然撞上了地球。这次剧烈的撞击及其余震将熔化的碎片冲上了近地太空;它们在那里化成饼状,绕地球运行,后来经过冷却就凝结成了月球。

此后不久,大约在40亿年前,太阳系形成阶段的这种狂暴状态,很快就在被称作“晚期重型轰击”(late heavy bombardment)的最后大发作中结束了。在那些远古岁月里,许多还处在漫游状态的星子撞上了已经形成的行星,并迅速地融入其中。大量的其他小星体,在和一些巨行星发生引力相互作用之后,被猛烈地抛射出去,放逐到外太阳系一块遥远的“挪得之地”

刚开始时,年轻的太阳投射到行星上的光芒很微弱。但是,太阳在最初的20亿年中,随着内核处氦储量的提高,温度逐渐升高,并且变得越来越明亮。如今,已届中年的太阳每秒可将7亿吨的氢转化成氦,因而还在继续大放光明。太阳的氢储存丰富,即使这么飞速地消耗下去,还可以保证在未来30亿至50亿年里可靠地发光。不过,有一点是不可避免的,那就是当太阳耗尽氢并转入氦聚变阶段之后,它会变得过热,让地球上的海洋沸腾,并给它哺育出来的生命以毁灭性的打击。氦燃烧要求温度升高十倍,届时变得更热的太阳会发红,体积也持续膨胀,最后将吞没掉水星和金星,并熔化掉地球的表面。这样再过一亿年,当太阳将更多的氦烧成了碳灰之后,它就会甩掉外层,一直将它们甩到冥王星之外。如果是一颗更大的恒星,到了这个阶段就会转入碳燃烧。但是,按照宇宙标准,我们的太阳只能算一颗相对较小的恒星,因而没法做到这一点。相反,它会将自己慢慢焖烧成余烬,并散发出淡淡的光辉,映照着一片焦土——上帝曾在那里的人群中走动。只是,这个前景黯淡的未来距离现在还相当遥远,亚当和诺亚的子孙后代们应当还有充足的时间,为自己寻找一个新的家园。

在我们所处的年代,辉煌的太阳作为行星的始祖和主要能量来源,占太阳系质量的99.9%。而所有其他一切——全部行星连同它们的卫星和环,加上所有的小行星和彗星——只占0.1%。太阳和它的伙伴们之间的这种极度不平衡性,决定了它们之间的均势关系,因为根据万有引力定律,大质量的物体支配着小质量的物体。太阳的引力让行星保持在轨道上,也决定了它们的速度:靠太阳越近,就转得越快。反过来,太阳又要服从集中在我们银河系中心的群星质量:它携带着自己所有的行星,绕着这一中心,每2.3亿年沿轨道运行一周。

正如行星们会根据它们距离太阳的远近,以或高或低的敏锐度感受到来自太阳的吸引,它们也会以不同的份额分享太阳的光和热。太阳辐射能量的强度在穿越行星际空间的过程中会逐渐减弱。因此,水星的部分地区会受到500℃高温的烘烤,而与此同时,天王星、海王星和冥王星却永久性地处在深度冰冻状态。只有在太阳系比较温和的中间段,即所谓的可居住区,才有条件支持“大鱼和水中所滋生各样有生命的动物,各从其类;各样飞鸟,各从其类;还有……牲畜,和一切昆虫,以及地上的野兽……”。

行星通过反射光线来回馈太阳光的恩施,并以这种方式装出会发光的样子,其实它们自己并不能放射出光芒。太阳是太阳系中唯一的发光体;所有其他的天体都靠着反射太阳光来发光。就连在无数个迷人的夜晚普照大地的那轮明月也不例外,它洒下的银辉就源自黝黑的月球土壤对太阳光的反射。正是基于同样的原因,在月球上观看地球时,地球也会显得那么美丽动人。

金星靠近太阳,距离地球又最近,它借由对太阳光的反射,就成了迄今为止我们眼中最明亮的行星。尽管木星比金星大许多,但是因为它远在数百万英里之外,在我们的夜空中反倒显得比较苍白。天王星和海王星虽然非常巨大,但距离我们更遥远,它们接收并反射出来的太阳光极少,因此天王星只有偶尔才能用裸眼分辨出来(仅仅是一个小光点),而海王星从来就没法直接看到。

我们不借助望远镜也没法看到冥王星。但是,太阳系外围的一些其他天体却有可能被观察到,它们有时真的会闪着光,突然跃入我们眼帘。在受到偶然的扰动后,幽居冥王星深处的冰岩可能会被推向太阳,于是一块呆板的丑石就会摇身一变,化为一颗壮丽的彗星。这个冰冷的天体在沐浴到和煦的阳光后会随之变热,并伸出一条由废气和冰尘形成的拖尾,在太阳光的照射下闪闪发亮。不过,在彗星绕过太阳并重归外太阳系的过程中,它的光芒会逐渐变弱并最终消失。

彗星对地球的造访长久以来被解释成异象和奇迹,最近科学家则借助它们勾勒出了太阳领地的真实范围。通过对彗星路径的可见部分进行追踪,并对其余部分进行外推,天文学家们已证明大量的彗星来自冥王星外的邻近天域,来自远上几百倍的第二彗星储备库。尽管这些天体到我们的距离远得不可思议,但它们仍然属于太阳系,仍然受到太阳引力的影响,仍然接收到来自太阳的零星光亮。

太阳光能以每秒18.6万英里的高速在太空中飞奔,但是从太阳稠密的内部挣脱出来却要花费很长时间。在靠近太阳核心的地方,光线每年只能前进几英里,那里物质在崩解的过程中一再地吸收光线,并阻碍了它的外逃。以这种方式向外辐射,光线可能要走上百万年才能到达太阳的对流区,然后在此处搭乘上升气流搅起的旋涡,迅速地朝上朝外运动。这些旋涡将搭载的光卸下后,又会向下沉回原处,然后再将更多的光运上去。

太阳会发光的可见表面叫光球层(Photosphere),它像是不断翻滚的开水那样沸腾,将能量释放出来。不断迸裂的气泡伴随着闪耀的光芒,使光球层看上去像一张颗粒粗糙的脸,而东一处西一处成对出现的黑斑更将这张“脸”毁损得不成样子——那是些外形不规则的太阳黑子,其中心为黑色,四周围绕着深浅不一的灰色阴影,类似明暗交叠处的半影。太阳黑子指示出了太阳磁场活跃程度较高的区域。黑颜色表明该区域温度为4000K左右,相对于近6000K的邻近区域要凉一些。 太阳的活跃水平以11年为平均周期,时高时低。太阳黑子也遵照同样的周期混合、变形或分化。它们的数量和分布情况随时间而变,就像有荒年和丰年一样,也会有“太阳活动谷年”和“太阳活动峰年”之分。在太阳活动谷年,可能完全没有黑子,或者只有零星的几颗点缀在太阳的高纬度区域。再过五六年,进入太阳活动峰年后,又会有成百上千颗黑子挤在太阳赤道附近。尽管太阳黑子看起来像云朵一样在光球上时聚时散,但造成它们隐现的真实原因在于太阳的自转。

太阳绕着自己的轴大约每个月自转一周,延续了它与生俱来的旋转运动。因为太阳是一个巨大的气态球体,它的旋转运动颇为复杂,会随运动速度不同而分层。太阳核心及其紧邻部分会像一个固态整体,以同一速率转动。包在这一层外面的区域会转得快一些,而再外面的可见光球则以几种不同的速率急速飞转——太阳赤道处转得快些,两极处转得慢些。在所有这些相互制约的运动的共同驱策下,太阳进入了一种狂暴状态,而其影响所及,整个太阳系都能清晰地感受到。

“太阳风”是一种由带电粒子组成的灼热气流(令人联想起“来自上帝的风”这种说法),由翻腾的太阳刮出,持续不断地袭向行星,如同弹幕射击一般。要不是地球磁场形成的保护圈,让太阳风中的多数粒子偏离方向,大概只有海洋中的生物才能躲得过这种攻势吧。不时地(尤其是在太阳活动峰年),来自太阳表面耀斑的突发性高能粒子流,或由巨大的气泡喷射出的太阳气,会为持续猛吹的太阳风注入新的活力。这类大爆发可以让我们的通信卫星失灵,可以让我们的电力网络瘫痪并造成大面积停电。在不那么猛烈的情况下,太阳风的粒子会小股地蹿入南北极附近的大气上层,引发电荷之瀑,在天空中挂出彩色光帘——这就是所谓的南极光和北极光了。其他行星在回应太阳风的袭击时,也会产生多彩极光。太阳风像波涛一样滚滚向前,越过冥王星一直涌向太阳风顶 ——那是太阳的影响力鞭长莫及的边界,它的具体位置目前还没找到。

在这个天文“伊甸园”中,行星被表现为修剪过的灌木,而日晷表面则是我们太阳的表面、黑子及其他部分。在天上,日全食和不同阶段的日偏食在生命之树的枝条后鱼贯而行。

在地球上看,我们眼中的太阳是个挂在天空中的耀眼圆盘,其大小跟满月相当,只是更明亮些。太阳和月亮在《创世记》中被描述成“两个大光”,它们确实是天造地设的绝配。尽管月球在大小上只是太阳(其直径高达数百万英里)的1/400,但它距我们地球的距离也要近上400倍。正是因为这两个天体在大小和距离上的离奇巧合,每当它们在地球天空中共有的路径上交会时,微不足道的月球竟然能遮蔽住太阳。

大约每两年一次,在地球上某个窄窄的地带——往往是那种人迹难至的“鬼见愁”地区——人们会有福气看到一次日全食。在那个地区,同一天里会出现两次黄昏和两次拂晓,在太阳高挂时会看到群星闪耀的奇观。温度可能一下子降低10度或15度。就连见怪不怪的老练观察者在日全食发生时,也会产生茫然失措的感觉,这倒是与鸟兽在面临突如其来的白日黑天时匆忙回巢或进洞的行为一脉相承。

日全食的持续时间不会超过7分钟太久,因为地球在绕地轴不断旋转,而月亮也在以坚定的步伐沿着自己的轨道前进。但是,时间再短的日全食,也足以让科学考察队和好奇的个人不惜绕地球半圈前往观赏,哪怕他们以前不止一次看到过日全食。

在日全食期间,月亮像一池墨汁,掩去了太阳的光辉;天空颜色加深,变成拂晓或黄昏时的那种靛蓝;平时看不见的壮丽日冕,如今就在人们的眼前闪耀。日冕气体形成的珍珠色和白金色的飘带环绕着黯然失色的太阳,看上去像是外沿参差不齐的晕轮。带电的氢气所形成的红色长缎带从黑黑的月亮后面一跃而出,在发着微光的日冕上舞动。所有这些令人难以置信的罕见奇观,此时用裸眼就可以观察到。日全食期间也是唯一的安全期,人们可以直视万能的太阳而不用担心遭到瞎眼的报应。

片刻之后,月球投下的阴影过去了,我们熟悉的太阳光芒又以一贯的优雅姿态恢复了大自然的秩序。但是,日食的景象将久久萦绕在观看者的心头,人们像是刚目睹了一个奇迹。太阳系中唯一的一颗住人的行星,恰好拥有一颗大小合适的卫星,可以产生日全食,这一切难道只是偶然吗?还是说这本身就是上帝创世中的一个环节,让太阳隐藏的壮丽景象能以这种惊人的方式彰显出来?

延伸资料

氢核聚变反应这一非凡现象所要求的巨大热量和压力条件,在恒星内部得到了满足。正常情况下,地球上的两个氢原子是绝不会结合在一起的,因为它们都带正电荷——两个带正电荷的粒子互斥的电磁力比它们之间的万有引力要强。相反,太阳内部的高温会强力推动粒子以极快的速度运动,因此虽然存在互斥的电磁力,它们仍然可能发生碰撞。一旦粒子间的距离近到一定程度,它们就会受制于第三种力——这种力被称为“强作用力”,就因为它是迄今在自然界中发现的最强的作用力——并被这种作用力结合在一起。不过,这种力的作用范围仅限于如原子核般大的微小距离之内。

在太阳的内核中,每秒有7亿吨的氢聚变为6.95亿吨的氦。投入产出的质量之差——500万吨——被转化成了光能。根据质能转化公式:能量( E )等于质量( m ,这里为500万吨)乘上光速( c )的平方,这是非常巨大的一笔能量。因为光速本身就是一个很大的数字(186 000英里/秒),再平方(这个数字乘上它自己),就得出了一个真正的天文数字(34 596 000 000);这表明哪怕极少量的物质中也潜伏着巨大的动力。

氦在太阳及整个宇宙中是第二常见的成分(排在氢之后),占太阳组成的10%。对太阳光进行光谱分析可以检测出来的所有其他元素——碳、氮、氧、氖、镁、硅、硫和铁,合在一起才占到太阳质量的2%。

在太阳黑子活动的高峰期,太阳上聚集成团的黑子会使太阳的光芒变暗零点几个百分点(可以测量出来),但总的来说,太阳是个稳定的光源。

月球运行到了远地点时(此时距离地球最远),不能完全遮蔽太阳,而是引起“日环食”现象,此时的太阳看起来像个绕在月球周围的耀眼光环,而日冕可能就看不见了。

尽管在发生日全食时可以安全地直视太阳,但在日全食之前和之后的日偏食阶段要注意保护眼睛才行。 FXo2O90vDBKLCyHDvXTDyAN1LJHCnRiH0vIDusBcHJ5uEvCoR6I+BwGhcMpz0V3w

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