摘要:它距离我们1.5亿公里,是地球上一切生命的光源与能量来源。但越是靠近它,科学家越发现,太阳身上藏着太多无法解释的“不合理现象”。
我们每天都在仰望它,却从没真正理解过它。
它距离我们1.5亿公里,是地球上一切生命的光源与能量来源。但越是靠近它,科学家越发现,太阳身上藏着太多无法解释的“不合理现象”。
哪怕是最顶尖的科学家,最先进的望远镜和航天器,至今也没能破解这三大谜团。
在地球上,任何热源基本都遵循一个直觉规律:中心最热,往外逐渐冷却。但太阳却打破了这个常识。
它的核心温度高达1500万℃,这是核聚变发生的地方,也是太阳释放能量的源头。而它的“表面”——也就是光球层,温度只有5000~6000℃。
可奇怪的是,继续往外走,到了我们肉眼看不见的那一层——日冕层,温度却突然飙升到了100万甚至300万℃。
就像一个烤火炉,你把手放在它表面(光球)只觉得温暖,但当你把手抬高到离它一臂远的空中(日冕),反而会被严重灼伤。这在热力学上几乎是“违反直觉”的。
这种“反常加热”现象早在上世纪60年代就被发现了,当时科学家利用紫外线和X射线望远镜,首次确认了日冕的高温结构。但几十年过去了,它仍然是天体物理学中的一个谜。
目前最被广泛接受的解释,是所谓的“磁重联加热理论”。太阳表面布满了强磁场线,强度最高时可达几千高斯,在太阳自转和等离子体运动的作用下,这些磁场线会不断缠绕、断裂、再重新连接。
每一次重联释放出的能量,规模大到可以和数十亿颗氢弹爆炸相提并论。它们可能通过磁震波或者等离子体湍流传导到日冕,再把那一层稀薄气体瞬间加热至百万度以上。
除了磁重联,科学家也提出了“波加热理论”。他们认为阿尔文波等磁震波在日冕中传播时会耗散能量,从而加热等离子体。
还有“纳米耀斑理论”。假设无数微小而频繁的弱爆发在日冕中释放能量,整体累积出高温。它们都能解释部分现象,但目前仍无法统一成一个完整的模型。
2018年,NASA发射了帕克太阳探测器,这是人类历史上第一次真正“接触”太阳的尝试。2021年年底,帕克探测器成功穿越了日冕层,进入那个由磁场主导的炽热地带,并带回了大量前所未有的数据。
它记录到了明显的阿尔文波,也就是磁震波的快速变化,同时还观测到了磁场方向频繁翻转的现象,这些都支持了“日冕中存在高频磁重联”的设想。
但即便如此,我们仍然没能建立一个统一、可靠的解释模型。日冕的结构远比我们想象中复杂,局部温度甚至可能高达500万摄氏度,而我们连解释100万度的机制都还没完全搞清楚。
我们很早就知道,太阳系并不是只有八大行星。它还包括小行星带、柯伊伯带、、彗星、流浪天体……但真正的问题是:这些都算太阳系的一部分吗?太阳的“边界”究竟在哪里?
这个问题,曾困扰科学界几十年。
1977年,NASA发射了旅行者1号。它用了36年,才穿越了太阳风的边界。2012年,它到达了“日球层顶”。一个太阳风粒子与星际介质正面碰撞的地方。
那里,太阳风的速度骤降,粒子密度剧变,磁场方向也发生了突变。这一现象被认为是太阳风“吹不到”的位置,也就是太阳系的物理边界。
但这只是“风”的尽头,不是“力”的尽头。
从引力的角度看,太阳的势力范围要大得多。科学家普遍认为,太阳对天体的引力控制可能一直延伸到几千甚至5万天文单位(AU)以外。
那是一片我们从未真实观测到的区域,被称为“奥尔特云”。它被推测为一个巨大的球壳结构,可能包含数十亿颗冰冻天体,像一个彗星的种子库,静静围绕着太阳运行。
我们为什么会相信它存在?主要是因为那些长周期彗星的轨道几乎无法用现有行星系统解释。
像海尔-波普彗星、麦克诺特彗星这样周期长达几千年的彗星,它们从极端遥远的地方飞来,入射角度几乎是随机的,像是从一个三维球壳中被“扔”出来的,而不是从某个扁平的轨道带中涌现。
理论上,如果太阳的质量是一个单位,考虑银河系的潮汐力和邻近恒星的扰动,它最多能“拽住”的天体,是在约5万天文单位以内。超过这个范围,天体就更容易被其他恒星或星际引力“抢走”。
需要说明的是,奥尔特云至今尚未被直接观测到,它仍是一个高度可信但未被验证的理论结构。
旅行者1号现在距离太阳大约240亿公里,换算成天文单位160AU左右。它连奥尔特云的门口都还没到。
科学家估计,它还要飞300年才能进入奥尔特云的边缘,飞出整个区域则可能需要三万年。而它的核电池将在2025年耗尽,也就是说,它还没到围墙边缘,就会失联。
太阳的边界,从物理上说,是一种渐变,而不是一堵墙。但我们现在连最外面的“篱笆”都还没碰到。
3、第九行星之谜2016年,加州理工的两位天文学家提出了一个非常大胆的猜想:太阳系可能还藏着一颗体积不小的“幽灵行星”,质量大约是地球的5~10倍,轨道极其遥远,远远超出冥王星,公转一圈可能需要1万~2万年。
他们之所以提出这个猜想,是因为观测到了一组异常轨道的小天体——其中六颗,轨道的近日点居然都集中在同一个方向,而且轨道倾角也非常接近。
这种一致性极不寻常。就像你往地上撒一把牙签,结果它们全都朝着一个角度躺着,这显然不是随机发生的。
研究者开始反推:是不是有一颗“看不见的大块头”在远处,用引力把这些轨道慢慢“牵”到一起?
他们用计算机进行N体模拟,设定了一颗假想行星,质量约为地球的五到十倍,轨道半长轴大约在400到800天文单位之间,轨道偏心率较高。然后让它和这些小天体一起“跑轨道”,模拟几亿年的演化过程。
结果显示,这颗“第九行星”确实能够稳定地影响这些远距小天体的轨道,使它们保持聚集状态。这个过程在动力学上成立,甚至看起来非常优雅。
他们将这颗假设的行星称为“第九行星”(Planet Nine)。
但问题也随之而来:这么大的一个家伙,我们怎么可能一直没发现?一种解释是,它反照率极低,几乎不反光;位置太远,即便存在,也在我们望远镜的视野盲区里。
而另一种解释就是:它根本不存在。一些科学家认为,这种轨道聚集可能只是观测偏差造成的错觉。我们目前只找到了六到十颗类似轨道的小天体,在这么小的样本下,出现一点“巧合”并不奇怪。
而且我们观测的区域本身就有限,可能只是因为望远镜扫描方向集中在某一块空间,才让这些轨道看起来“聚在一起”。
还有一种思路认为,或许根本不需要一颗大行星,几十颗小天体的集体引力也能制造出类似的轨道扰动。甚至有人提出,这颗“幽灵行星”可能根本不是行星,而是一个原始黑洞,一个暗物质团块,或者某种我们尚未理解的深空构造。
目前,詹姆斯·韦布空间望远镜已经将这一区域列入长期观测范围,而即将全面运行的维拉·鲁宾天文台,将用比以往快十倍、广十倍的扫描速度,对整个南天球进行持续监测。如果第九行星真的存在,它很可能会在未来十年内被“抓个正着”。
但如果找不到呢?我们或许就得重新解释这些轨道的秘密,或者承认我们对太阳系的理解,还有非常大的盲区。
第九行星,存在与否都重要。它的“可能存在”,已经足以撬动我们对整个太阳系结构的重新认知。
太阳,是我们最熟悉的陌生人。它照耀万物,却隐藏着一连串无法解开的谜团。我们离它很近,但理解它,仍然任重而道远。
人类花几千年学会了种地、造船、上天,也许再花个几百年,就能真正读懂咱们头顶这颗火球了。
来源:半解智士