科学|彗星怎么拖了个长长的尾巴?( 二 )
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20世纪30~40年代 , 英国著名科学家查普曼(Chapman)和费拉罗(Ferraro)对磁暴和极光做了大量的研究 , 认为这些地球物理现象都源自射向地球的太阳粒子流 。
查普曼提出一种设想:从太阳上发出的带电微粒流 , 冲到地球附近时 , 会在高空形成一个附加的电流环 , 从而扰乱地磁声产生磁暴 。按照这个设想 , 太阳上应当有一个区域在不断地发射粒子流 , 因为太阳在自转 , 这个区域也应该跟着太阳一起旋转 。这个区域逐渐被叫做M区——M是"神秘"(Mystery)与"磁暴"(Magneticstorm)两个词的第一个英文字母 。
1932年 , Barteles提出正是M区的粒子流导致了一些与耀斑没有关系的地磁暴 。现在我们管M区叫冕洞了 , 它流出的正是高速太阳风 。
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【科学|彗星怎么拖了个长长的尾巴?】有关于太阳风的争论 , 决定了彗尾的形成
人们离"太阳风"的想象已经如此之近 , 不过我们并不能肯定太阳风是一种日常的、持续不断的现象 。
在50年代 , 科学权威查普曼提出了太阳周围的大气(也就是日冕)处于静止模式 , 这是在类比地球大气的样子 。太阳日冕温度很高 , 其中的粒子都是完全电离的离子(主要是氢离子 , 也就是质子)和电子 。
查普曼假定日冕及其向外延伸的气体都处于静止状态(也就是静态的粒子充斥着宇宙空间) , 只有热传导传递能量 , 太阳巨大的引力把气体向里吸 , 但是温度很高的气体运动引起的压力把气体往外推 , 双方达到了平衡 。可是根据计算的太阳日冕温度 , 按照相应的物理规律算下来 , 太阳的引力可拉不住温度这么快的气体往外跑 , 故而理论陷入了矛盾 。
在1958年 , 科学家帕克(Parker)提出了日冕超声速膨胀的理论 , 很好地解释了这个问题 。他认为由于日冕底部的高温 , 日冕中存在着比较大的压强梯度力 , 在此作用下 , 太阳大气的粒子逃脱了太阳引力的束缚向外流出后 , 被逐渐加速并最终达到超声速 , 形成了太阳风 。
不过 , 一来查普曼是学术界的权威 , 笃信的人很多 , 帕克的论文受到打压 , 二来也有科学家根据理论上的方程推演提出 , 还可以有一种情况是太阳风始终小于超声速 , 并起名为"太阳微风" 。不过其实这种理论也遇到了方程在无穷远处的矛盾问题 , 不如超声速太阳风理论可靠 。
实践是检验真理的唯一标准 。人类航天器上天之后 , 就开始努力寻找太阳风及其所符合的特征 。以水手二号为代表的飞船探测到长期的、持续不断的超声速太阳风粒子流 , 证实了太阳风的存在 , 也终结了查普曼和帕克关于太阳风的争论 。
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彗尾究竟是怎样形成的?
让我们回到彗尾的问题 , 在证实了太阳风的存在和特征之后 , 这个问题也就迎刃而解——彗尾是太阳风"吹"出来的彗星挥发物质 , 在太阳光的照射下 , 我们能看到明亮的结构 。
彗星在远离太阳时体积其实很小 , 但接近太阳时 , 由于温度升高、挥发加剧 , 彗发变得越来越大 , 彗尾也一起变长 , 整个彗星体积变得十分巨大 。彗尾最长可以有几亿多公里 , 如1842Ⅰ彗星的彗尾长达3.2亿公里 , 可以从太阳延伸到火星轨道 。
彗尾如此巨大 , 地球都能从彗尾中穿过去 。上百年前人们预测到这样的现象时相当惊恐 , 有谣言说 , 人类会被彗尾的毒气毒死 。不过现在我们知道了 , 人类对这种现象一点感觉也没有 。
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