大兵老師的神奇小屋
——太陽(yáng)探索

文/王依兵 圖/麥芽哈哈

壯壯、小菲和小天下課后來(lái)到神奇小屋的門口時(shí)，發(fā)現(xiàn)這次迎接他們的謎題是一個(gè)“階梯數(shù)字陣”。光影投射出一個(gè)階梯狀表格，格子里填滿了數(shù)字：

三位同學(xué)蹲下來(lái)盯著這些數(shù)字看了好一會(huì)兒也沒(méi)找到規(guī)律。小天突然說(shuō)：“格子里的數(shù)字應(yīng)該和周圍的數(shù)字有某種關(guān)系才對(duì)。最簡(jiǎn)單的關(guān)系就是按一定規(guī)律增加或減少。”

壯壯說(shuō)：“但這數(shù)字忽大忽小的，肯定不是啊。”

小天想了想又說(shuō)：“會(huì)不會(huì)是每一行和上一行之間有什么關(guān)系呢？”

小菲猛地一下站起來(lái)說(shuō)：“對(duì)！你說(shuō)得對(duì)，就是這樣，答案是2！”

話音剛落，神奇小屋的大門就打開(kāi)了。

小天說(shuō)：“哦，我也懂了，是減法啊！這次神奇小屋的門又變成聲控的了。”

小天說(shuō)完就跟著小菲往神奇小屋里走。壯壯緊跟在后面喊道：“我也明白啦！”

一個(gè)“燒餅”

他們?nèi)齻€(gè)剛走進(jìn)神奇小屋，就看到大兵老師正在盯著地上的一個(gè)大光斑愣神兒。

小菲第一個(gè)跑進(jìn)來(lái)，看到這個(gè)情景不解地問(wèn)道：“老師，您是在看那種舞臺(tái)的追光燈效果嗎？”

第二個(gè)進(jìn)來(lái)的小天看了看地面，說(shuō)：“這打出來(lái)的是一個(gè)燒餅吧？上面還有幾粒芝麻呢。”

大兵老師這才緩過(guò)神，抬起頭，說(shuō)：“你們來(lái)了啊。這不是‘燒餅’啊，這是我最近研制的太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡拍攝的太陽(yáng)表面實(shí)時(shí)畫(huà)面。你看到的‘芝麻’其實(shí)是……”

“是太陽(yáng)黑子！”最后進(jìn)來(lái)的壯壯喊道。

大兵老師點(diǎn)點(diǎn)頭，說(shuō)：“壯壯說(shuō)得對(duì)，這就是太陽(yáng)表面的黑子。太陽(yáng)黑子是我們?cè)谔?yáng)表面的光球?qū)佑^測(cè)到的一種顏色較暗的區(qū)域，別看它在太陽(yáng)上顯得就像‘芝麻粒’一樣小，但是一個(gè)黑子的實(shí)際大小可能和地球差不多呢。太陽(yáng)黑子的數(shù)量也會(huì)呈周期性變化——也就是有時(shí)候會(huì)變多，有時(shí)候會(huì)變少。”

小天搶著說(shuō)：“我知道，太陽(yáng)黑子的活動(dòng)周期平均是11 年。”

大兵老師豎起大拇指，贊賞道：“真不錯(cuò)，現(xiàn)在大家都會(huì)搶答了。小天說(shuō)得沒(méi)錯(cuò)，太陽(yáng)黑子的活動(dòng)周期短則9 年，多則十三四年，平均是11 年。一般太陽(yáng)黑子多的時(shí)候，太陽(yáng)活動(dòng)也比較劇烈。當(dāng)太陽(yáng)活動(dòng)比較劇烈的時(shí)候，一般會(huì)伴隨著明亮的耀斑、日珥和日冕物質(zhì)拋射等……”

大兵老師還沒(méi)說(shuō)完，小天就忍不住撓撓頭問(wèn)道：“日冕物質(zhì)拋射是什么意思啊？”

大兵老師解釋說(shuō)：“日冕層是太陽(yáng)大氣層的最外層，也是非常活躍的部分。這里有上百萬(wàn)度的高溫，氫原子、氦原子等物質(zhì)都在高溫下電離成了帶正電的質(zhì)子、α 粒子和帶負(fù)電的電子。在太陽(yáng)活動(dòng)劇烈的時(shí)候，日冕層會(huì)突然向外‘拋’出一大團(tuán)日冕物質(zhì)，這就叫日冕物質(zhì)拋射。”

大兵老師看到同學(xué)們疑惑的模樣，便繼續(xù)解釋道：“那我們先看看日冕層的樣子吧。現(xiàn)在我們看到的這個(gè)光斑主要體現(xiàn)的是太陽(yáng)的光球?qū)樱彰釋記](méi)有光球?qū)恿粒砸话阄覀兒茈y清晰地看到。只有在日食的時(shí)候才能看到太陽(yáng)最外面一圈的日冕層。”

小天沮喪地說(shuō)：“今天又沒(méi)有日食，怎么能看到呢？”

大兵老師說(shuō)：“你別著急啊，我還沒(méi)說(shuō)完呢。在沒(méi)有日食的時(shí)候，我們還可以利用日冕儀來(lái)觀測(cè)。”

說(shuō)著大兵老師站起來(lái)喊了一聲：“神奇小屋！切換日冕儀實(shí)時(shí)畫(huà)面！”

這時(shí)，只見(jiàn)地上的光斑消失了，取而代之的是一個(gè)“光圈”圍繞著一個(gè)沒(méi)有光的圓。大兵老師指著外面這個(gè)光圈說(shuō)：“這就是太陽(yáng)的日冕層了。”

“哇！”三位同學(xué)驚叫了一聲以后立刻圍過(guò)來(lái)端詳著這個(gè)光圈。

壯壯問(wèn)：“這中間不應(yīng)該是明亮的太陽(yáng)嗎，怎么是暗的呢？”

大兵老師答：“日冕儀就是把中間光球?qū)用髁恋墓饩€‘擋住’，這樣我們就可以看到周圍的日冕層了。這個(gè)儀器很復(fù)雜，也很昂貴……”

小天說(shuō)：“哇！多少錢啊？我能買一個(gè)回家用嗎？”

大兵老師笑著說(shuō)：“買了這個(gè)以后，校長(zhǎng)都說(shuō)以后再買這么貴的儀器就不給報(bào)銷了，你說(shuō)得有多貴呢？”

小菲盯著日冕儀的圖像看了半天說(shuō)：“老師，我也沒(méi)看到有日冕物質(zhì)拋射啊。”

“剛才說(shuō)了日冕物質(zhì)拋射只在太陽(yáng)活動(dòng)劇烈的時(shí)候才有嘛。我們現(xiàn)在看到的是實(shí)驗(yàn)樓樓頂?shù)娜彰醿x傳回來(lái)的實(shí)時(shí)畫(huà)面，如果此時(shí)太陽(yáng)沒(méi)有發(fā)生日冕物質(zhì)拋射，我們就觀測(cè)不到。不如我們先看看前幾天記錄下來(lái)的日冕物質(zhì)拋射畫(huà)面吧。”大兵老師邊說(shuō)邊在神奇小屋的墻壁上投射出一段錄制好的視頻。

大家看到視頻里的太陽(yáng)周圍突然噴射出一條很大的“火舌”，然后它又逐漸平靜下去。小菲感嘆道：“太壯觀了！這拋射出的物質(zhì)如果到達(dá)地球，會(huì)對(duì)我們?cè)斐蓚幔俊?/p>

大兵老師說(shuō)：“這個(gè)問(wèn)題問(wèn)得好，目前我們已經(jīng)知道比較大的日冕物質(zhì)拋射可能會(huì)影響地球的磁場(chǎng)、電離層，造成短波通信干擾，也可能影響電網(wǎng)，甚至對(duì)太空中的航天器產(chǎn)生一些影響，其他間接影響還有待我們進(jìn)一步研究。在地面觀測(cè)太陽(yáng)會(huì)受到地球大氣層的干擾，所以科學(xué)家希望發(fā)射一些探測(cè)器到太空里去，以便更好地研究太陽(yáng)。”

◎日冕物質(zhì)拋射

去太空看太陽(yáng)

大兵老師接著講道：“比較著名的太陽(yáng)探測(cè)器是SOHO 衛(wèi)星。它的名字全稱是Solar and Heliospheric Observatory，意思是太陽(yáng)和太陽(yáng)圈探測(cè)器。它是由歐洲航天局和美國(guó)航空航天局聯(lián)合研制的，發(fā)射于1995年，目前已經(jīng)在太空工作了將近30 年。它的主要任務(wù)是研究太陽(yáng)的結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、太陽(yáng)內(nèi)部的動(dòng)力學(xué)、太陽(yáng)外部大氣的結(jié)構(gòu)等。它搭載了12 個(gè)監(jiān)測(cè)太陽(yáng)的儀器，除了觀測(cè)太陽(yáng)以外，還順便發(fā)現(xiàn)了1000 多顆彗星呢。”小天問(wèn)：“那我們中國(guó)自己的太陽(yáng)探測(cè)器是什么呢？”

大兵老師開(kāi)心地說(shuō)：“這就要提一提我們的‘夸父計(jì)劃’了。”

“夸父計(jì)劃？我聽(tīng)過(guò)夸父逐日的古代神話，說(shuō)的是一個(gè)叫夸父的人為了留住太陽(yáng)，一直追著太陽(yáng)跑。”壯壯邊說(shuō)邊夸張地原地奔跑著，小天和小菲被壯壯逗得笑到直不起腰。

大兵老師笑道：“是的，這個(gè)名稱就來(lái)源于此。‘夸父計(jì)劃’計(jì)劃發(fā)射3 顆衛(wèi)星，其中‘夸父A 星’將停泊在第一拉格朗日點(diǎn)，而‘夸父B 雙星’的兩顆衛(wèi)星被發(fā)射到地球極軌道上。3顆衛(wèi)星互相配合，就能實(shí)現(xiàn)觀測(cè)空間天氣和太陽(yáng)活動(dòng)的目標(biāo)。這個(gè)計(jì)劃的發(fā)布曾引起世界各國(guó)的興趣，2010 年我國(guó)與歐洲航天局達(dá)成了合作意向，但這項(xiàng)國(guó)際合作由于經(jīng)費(fèi)不足而終止，所以它的推進(jìn)就只能靠我國(guó)獨(dú)立實(shí)施了。幸運(yùn)的是，幾經(jīng)坎坷之后，我國(guó)終于在2022 年10 月9日在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射了‘夸父一號(hào)’先進(jìn)天基太陽(yáng)天文臺(tái)。‘夸父一號(hào)’的科學(xué)目標(biāo)就是研究和觀測(cè)太陽(yáng)磁場(chǎng)、耀斑爆發(fā)和日冕物質(zhì)拋射。目前，中國(guó)科學(xué)院已經(jīng)公布了‘夸父一號(hào)’傳回的首批科學(xué)圖像。”

小天說(shuō)：“老師剛才提到的困難肯定只是九牛一毛，我們國(guó)家的科學(xué)家們能最終做成這件事，真是不容易啊。”

大兵老師說(shuō)：“是啊，這也證明了，只要我們像夸父一樣鍥而不舍，永不放棄，就一定能在探索宇宙的道路上不斷取得進(jìn)步。讓我們一起期待‘夸父一號(hào)’的更多發(fā)現(xiàn)吧。”