驚悚篇

 你知道嗎

 艾薩克 阿西莫夫 作品,第8頁 / 共37頁  

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第18節

第一,恒星會發射出無質量的電磁輻射——光子,這種電磁輻射包括從能量最大的γ射線到能量最小的射電波(甚至一個冷的物體也會發射出光子;物質的溫度越低,光子也越弱)。可見光就是這類輻射的一部分。

第二,恒星還會發射出中微子和引力子等無質量的粒子。

第三,恒星還會發射出各種具有質量的帶電高能粒子,主要是質子,但同時也包括數量較少的各種原子核及其它各種粒子。它們就是宇宙射線。

恒星發射的所有這些粒子(光子、中微子、引力子、質子等等),只要當它們是單獨出現在宇宙空間的時候,它們將是穩定的。就我們所知,它們可以在數十億年的時間內不發生任何變化地通過數十億光年的真空。

由此可見,恒星所發射的一切粒子只要沒有遇到任何會把它們吸收掉的物體,就會一直存在下去。拿光子來說,幾乎任何東西都能把它們吸收掉。能量很大的質子就較難被別的東西阻擋和吸收,至於中微子,那就更難被別的什麼東西阻擋和吸收了。關於引力子的情況,直到目前為止,人們尚未弄清。

假如我們的宇宙中,除了以固定不變的位形分布的恒星以外,什麼東西也沒有的話,那麼,由某一顆恒星所發射出的每一顆粒子,除非它遇到了另一顆恒星並被吸收掉,否則,都一定會在宇宙空間「旅行」。在這種情況下,所有的粒子將只會從一顆恒星「旅行」到另一顆恒星,這樣,總的說來,每一顆恒星都應當能夠收回它所發射出去的全部能量。從這種假定出發,宇宙似乎應當會永遠不變地繼續下去。

但是以下三個事實的存在、使實際情況不會象上面所說的那樣。

第一,宇宙並不是單由恒星所組成,而是包含有大量的冷物質,從巨大的行星直到星際塵,當這些粒子遇到冷物質時,粒子就被吸收,冷物質則發射出能量較小的粒子以作為交換。這就意味著,總的來說,冷物質的溫度會逐漸上升,而恒星所含的能量會逐漸減少。

第二,恒星以及其他天體發射出來的某些粒子(如中微子和引力子)被物質吸收的幾率是如此之小,以致在宇宙的整個生存期間,業已被吸收的只占其中很小的一部分。這就意味著,在恒星發射出來的全部能量中,有很大一部分仍在宇宙空間中「旅行」,而這同樣也等於說,恒星所含有的能量正在逐漸減少。

第三,宇宙正在膨脹。這就意味著星系與星系之間的空間正在逐年擴大,因此甚至象質子和光子等一類能被其他物體吸收的粒子,平均說來,也要旅行更長的路程才遇到其他物體而被吸收掉。正因為如此,恒星所吸收的能量抵償不了它所發射的能量的傾向正在逐年加大。同時,為了填補因宇宙膨脹而增大的這部分宇宙空間,就一定會有額外的能量(亦即快速的高能的、但尚未被吸收的粒子)進入到這部分宇宙空間。事實上,這個道理是很明顯的,只要宇宙還在繼續膨脹,總的來說,它將會繼續變得越來越冷。

當然,如果宇宙有朝一日開始再一次從膨脹轉為收縮的話,情況就會倒轉過來,到那時,宇宙將會開始再一次逐漸變熱起來。

第19節

1850年,一位名叫卡林頓的英國天文學家在觀察太陽黑子時,發現在太陽表面上出現了一道小小的閃光,它持續了約5分鐘。卡林頓認為自己碰巧看到一顆大隕石落在太陽上。


  

到了20世紀20年代,由於有了更精致的研究太陽的儀器。人們發現這種「太陽閃光」是普通的事情,它的出現往往與太陽黑子有關。例如,18年,美國天文學家霍爾發明了一種「太陽攝譜儀」,能夠用來觀察太陽發出的某一種波長的光。這樣,人們就能夠靠太陽大氣中發光的氫、鈣元素等的光,拍攝到太陽的照片。結果查明,太陽的閃光和什麼隕石毫不相幹,那不過是熾熱的氫的短暫爆炸而已。

小型的閃光是十分普通的事情,在太陽黑子密集的部位,一天能觀察到一百次之多,特別是當黑子在「生長」的過程中更是如此。像卡林頓所看到的那種巨大的閃光是很罕見的,一年只發生很少幾次。

有時候,閃光正好發生在太陽表面的中心,這樣,它爆發的方向正沖著地球。在這樣的爆發過後,地球上會一再出現奇怪的事情。一連幾天,極光都會很強烈,有時甚至在溫帶地區都能看到。羅盤的指針也會不安分起來,發狂似地擺動,因此這種效應有時被稱為「磁暴」。

在本世紀之前,這類情況對人類並沒有發生什麼影響。但是,到了20世紀,人們發現,磁暴會影響無線電接收,各種電子設備也會受到影響。由於人類越來越依賴於這些設備,磁暴也就變得越來越事關重大了。比如說,在磁暴期內,無線電和電視傳播會中斷,雷達也不能工作。

天文學家更加仔細地研究了太陽的閃光,發現在這些爆發中顯然有熾熱的氫被拋得遠遠的,其中有一些會克服太陽的巨大引力射入空間。氫的原子核就是質子,因此太陽的周圍有一層質子雲(還有少量複雜原子核)。1958年,美國物理學家帕克把這種向外湧的質子雲叫做「太陽風」。

向地球方向湧來的質子在抵達地球時,大部分會被地球自身的磁場推開。不過還是有一些會進入大氣層,從而引起極光和各種電現象。向地球方向射來的強大質子雲的一次特大爆發,會產生可以稱為「太陽風暴」的現象,這時,磁暴效應就會出現。

使彗星產生尾巴的也正是太陽風。彗星在靠近太陽時,星體周圍的塵埃和氣體會被太陽風吹到後面去。這一效應也在人造衛星上得到了證實。像「回聲一號」那樣又大又輕的衛星,就會被太陽風顯著吹離事先計算好的軌道。

第20節

據我們所知,只要太陽保持著目前的能量輻射狀態,就能使地球上的生命存在下去。我們可以確定出這個狀態能持續多久的上下限。


  

太陽的輻射是在氫聚變成氦的過程中產生的。太陽要產生這麼強烈的輻射,聚變物質的數量一定也該是很大的。實際上也是如此。在每一秒鐘裏,就有630,000,000噸氫聚變成625,400,000噸氦;其餘的4,600,000噸則轉化為輻射能,永遠不再屬於太陽了。這些能量中有一小部分射到地球,就足以維持我們這個星球上的生命了。

從太陽每秒鐘消耗的氫的數量來看,它似乎不會維持很久。但是,這是由於沒有考慮到太陽的巨大質量的緣故。太陽的質量為2,200,000,000,000,000,000,000,000,000噸(即二千二百億億億噸)。這個質量當中大約有百分之五十三是氫。這就是說,太陽目前約含有1,160,000,000,000,000,000,000,000,000噸氫。

如果你想知道的話,不妨告訴你:太陽質量的其餘部分幾乎全都是氦。比氦更複雜的原子,占太陽質量的百分之零點一弱。氦比氫更致密些。在相同的條件下,氦原子的質量是同量氫原子的質量的四倍。如果換算成體積——所占據的空間,太陽大約有百分之八十是氫。

如果假設太陽最初全部由氫組成,而且它一直以每秒鐘六億三千萬噸的速率把氫轉變成氦,並將保持這種速率的話,那麼,我們就可以計算出:太陽已經輻射了大約四百億年,並將繼續輻射六百億年。

實際上,事情並不如此簡單。太陽是一顆「第二代的恒星」,它是由在好幾十億年前就已燃燒光、並已爆炸掉的恒星所留下的塵埃和氣體所組成的。因此,在一開始時,太陽的組分中就含有大量的氦,幾乎跟現在一樣多。這就是說,用天文學的尺度來衡量,太陽只輻射了一段很短的時間,它的氫儲量減少得不多。太陽可能還不到六十億歲。

此外,太陽也不會一直保持目前這種輻射速率。氫和氦在太陽裏並不是均勻地混合著的,氦集中在太陽的核心部分,而聚變反應則發生在這個核心的表層。

隨著太陽不斷輻射,氦所構成的核心會越來越大,在它的中心,溫度也會越來越高,最後,這個溫度會高到足以使氦原子變成其他複雜原子的地步。到那個時候,太陽將放出比目前更強的輻射來。不過,隨著氦聚變的開始,太陽就會開始膨脹,並逐漸變成一顆紅巨星。那時地球上將熱得無法忍受,海洋就會煮幹。據我們所知,這顆行星就不複是生命的適宜住所了。

據天文學家估計,太陽將在從現在算起的八十億年後進入這一新階段。不過,八十億年也還是一個相當長的時間,因此眼下還沒有必要驚慌。

第21節



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