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太陽為什么會發(fā)光發(fā)熱? 太陽像一個(gè)無比熾熱的大火球,每時(shí)每刻都在發(fā)光發(fā)熱。 它的亮度,是其他任何天體都無法與之相匹敵的,它比肉眼能見到的最暗星要亮10多萬億倍。 如果把一層12米厚的冰殼覆蓋在太陽表面,那么1分鐘后,太陽發(fā)出的熱量,就能將這層冰殼完全融化。而在人類有史可查的漫長歲月中,人們未曾發(fā)現(xiàn)太陽的光和熱有絲毫的減弱。那么,如此巨大而持久的能量究竟是從哪里來的呢? 原來太陽中的燃料是氫,它燃燒后的余燼則是氦,氫的聚變反應(yīng)產(chǎn)生了太陽能。 所以,在太陽上所發(fā)生的燃燒過程并非如一般人想象的那樣是太陽內(nèi)部的物質(zhì)燃燒的結(jié)果。太陽內(nèi)部進(jìn)行著的氫轉(zhuǎn)變?yōu)楹さ臒岷朔磻?yīng)才是其產(chǎn)生巨大能量的源泉。太陽上貯藏的氫至少還可以供給太陽像現(xiàn)在這樣繼續(xù)輝煌地閃耀50億年!即使太陽上的氫全部燃燒完畢,也還會有其他的熱核反應(yīng)繼續(xù)發(fā)生,因此太陽還是可以繼續(xù)發(fā)射出它那巨大的光和熱來! 太陽系中的行星為什么都在旋轉(zhuǎn)? 眾所周知,太陽系中的行星都在圍繞太陽旋轉(zhuǎn),但它們開始旋轉(zhuǎn)的起點(diǎn)在哪里?是什么促使它們不停地運(yùn)動(dòng)呢? 要回答這個(gè)問題,必須追溯到太陽系的形成。太陽系是氣體和塵埃在重力的影響下慢慢聚集形成一個(gè)巨大的球體后爆發(fā)而成的。當(dāng)塵埃聚集時(shí),粒子互相撞擊,球體中央變得越來越熱,直到它變得足夠熱,最終形成了一個(gè)我們現(xiàn)在稱之為太陽的物體。隨著溫度的升高,太陽達(dá)到了一個(gè)臨點(diǎn),它變成了“導(dǎo)體”,就像火突然燃燒起來一樣。這一燃燒導(dǎo)致了氣體和塵埃脫離了太陽而形成了行星的最基本的物質(zhì)結(jié)構(gòu)。 現(xiàn)在對于旋轉(zhuǎn),有一條運(yùn)動(dòng)定律叫做“角動(dòng)量守恒定律”,它描述的是當(dāng)某些東西逐漸變小時(shí),它會旋轉(zhuǎn)得越來越快。這就是為什么溜冰者環(huán)抱雙臂緊貼身體使身體變小時(shí),速度會加快。這同樣適用于塵埃和氣體:任何正在旋轉(zhuǎn)的物體,當(dāng)它的體積逐漸減少時(shí),旋轉(zhuǎn)都會越來越快。當(dāng)物體旋轉(zhuǎn)時(shí),離心力會把中部推開,把頂部拉回來。這發(fā)生在一個(gè)球體身上時(shí),會最終使這個(gè)球體不再是一個(gè)球體,而是成為圍繞著太陽旋轉(zhuǎn)的圓盤。行星也來自于這個(gè)圓盤,這就是為什么它們都在固定的平面軌道上圍著太陽轉(zhuǎn)。 最初的氣態(tài)球體不一定需要太多的旋轉(zhuǎn)來產(chǎn)生我們今天看到的太陽系的軌道,盡管最初是什么造成的軌道我們?nèi)圆磺宄?。但宇宙中的物體如果有任何變化,一般都可能是在旋轉(zhuǎn)。事實(shí)上,來自銀河系的每個(gè)物體都在旋轉(zhuǎn)。 為什么木星上有紅斑? 木星是太陽系八大行星中最大的一個(gè),赤道長度約為44.56萬千米。這是一個(gè)寒冷的星球,大氣中彌漫著氫氣,還摻雜著氨和水的冰晶云。在氣態(tài)物質(zhì)下面,液態(tài)金屬氫覆蓋整個(gè)星球表面。 在木星赤道南側(cè)有一個(gè)大紅斑。這不是行星得了“麻疹”,而應(yīng)該是一個(gè)巨大猛烈的風(fēng)暴,這個(gè)風(fēng)暴跨越約5萬多千米,寬約1.1萬千米,足以包下整個(gè)地球。同地球上普通的氣旋相似的是,它也旋轉(zhuǎn),但由于尺寸實(shí)在太大,它轉(zhuǎn)一周需要花去地球上6天的時(shí)間。 木星上這陣紅色的風(fēng)暴已經(jīng)刮了很久了。1664年,英國天文學(xué)家羅伯特·胡克首次發(fā)現(xiàn)了它,后來人們稱之為“大紅斑”。很難說它在被發(fā)現(xiàn)之前已經(jīng)持續(xù)了多久,但人們清楚的是,300年后它將依然強(qiáng)勁。 隨著它沿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),強(qiáng)大的上升氣流吹過上部和下部。隨之而來的一個(gè)問題就是這個(gè)大紅斑為什么沒有逐漸分解? 為了找到問題的答案,加州大學(xué)伯克利分校的菲利普·馬庫斯專門在計(jì)算機(jī)上為紅斑建立了模型。一時(shí)間,許多相關(guān)學(xué)者都對這個(gè)模型產(chǎn)生了興趣。如何才能在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下制造模擬氣旋?德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的科研小組將大桶盛滿水,用它來模擬木星上的氣旋。 從木星內(nèi)部發(fā)出的熱量使氣流形成并以乳白、褐、紅色的云的形式旋轉(zhuǎn),樣子就像大鍋里即將沸騰的水。 為了模仿這種氣流,他們將大桶旋轉(zhuǎn)起來,再用水泵將大桶里的水抽出又灌入。同時(shí),水里加入了紅色顏料,以便觀察水的運(yùn)動(dòng)情況。 一種運(yùn)動(dòng)模式終于從混亂中顯現(xiàn)出來,桶里的水逐漸形成了渦旋。然后,許多小的渦旋慢慢匯集在一起,形成一個(gè)大的橢圓形水渦。事實(shí)證明,他們成功地塑造了一個(gè)微型大紅斑。 這個(gè)實(shí)驗(yàn)告訴我們,是無數(shù)小氣旋匯集在一起才形成了火星上的大紅斑。雖然它時(shí)刻有被分解的趨勢,但它同時(shí)也在不斷吸收周圍新生成的小氣旋。就像大魚吃小魚,大氣旋靠吞噬小氣旋來維系自己的生命。 那么紅色從何而來呢?克拉克·查普曼(美國亞利桑那州的圖森行星科學(xué)研究所的一位研究員)認(rèn)為是磷或硫等化學(xué)物染紅了斑點(diǎn),但卻沒有確鑿的證據(jù),所以仍不能確定。 |
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