大兵老師的神奇小屋
——太陽探索

文/王依兵 圖/麥芽哈哈

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

三位同學蹲下來盯著這些數(shù)字看了好一會兒也沒找到規(guī)律。小天突然說：“格子里的數(shù)字應該和周圍的數(shù)字有某種關系才對。最簡單的關系就是按一定規(guī)律增加或減少?！?/p>

壯壯說：“但這數(shù)字忽大忽小的，肯定不是啊?！?/p>

小天想了想又說：“會不會是每一行和上一行之間有什么關系呢？”

小菲猛地一下站起來說：“對！你說得對，就是這樣，答案是2！”

話音剛落，神奇小屋的大門就打開了。

小天說：“哦，我也懂了，是減法??！這次神奇小屋的門又變成聲控的了?！?/p>

小天說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“燒餅”

他們三個剛走進神奇小屋，就看到大兵老師正在盯著地上的一個大光斑愣神兒。

小菲第一個跑進來，看到這個情景不解地問道：“老師，您是在看那種舞臺的追光燈效果嗎？”

第二個進來的小天看了看地面，說：“這打出來的是一個燒餅吧？上面還有幾粒芝麻呢?！?/p>

大兵老師這才緩過神，抬起頭，說：“你們來了啊。這不是‘燒餅’啊，這是我最近研制的太陽望遠鏡拍攝的太陽表面實時畫面。你看到的‘芝麻’其實是……”

“是太陽黑子！”最后進來的壯壯喊道。

大兵老師點點頭，說：“壯壯說得對，這就是太陽表面的黑子。太陽黑子是我們在太陽表面的光球層觀測到的一種顏色較暗的區(qū)域，別看它在太陽上顯得就像‘芝麻粒’一樣小，但是一個黑子的實際大小可能和地球差不多呢。太陽黑子的數(shù)量也會呈周期性變化——也就是有時候會變多，有時候會變少?！?/p>

小天搶著說：“我知道，太陽黑子的活動周期平均是11 年?！?/p>

大兵老師豎起大拇指，贊賞道：“真不錯，現(xiàn)在大家都會搶答了。小天說得沒錯，太陽黑子的活動周期短則9 年，多則十三四年，平均是11 年。一般太陽黑子多的時候，太陽活動也比較劇烈。當太陽活動比較劇烈的時候，一般會伴隨著明亮的耀斑、日珥和日冕物質拋射等……”

大兵老師還沒說完，小天就忍不住撓撓頭問道：“日冕物質拋射是什么意思??？”

大兵老師解釋說：“日冕層是太陽大氣層的最外層，也是非?；钴S的部分。這里有上百萬度的高溫，氫原子、氦原子等物質都在高溫下電離成了帶正電的質子、α 粒子和帶負電的電子。在太陽活動劇烈的時候，日冕層會突然向外‘拋’出一大團日冕物質，這就叫日冕物質拋射。”

大兵老師看到同學們疑惑的模樣，便繼續(xù)解釋道：“那我們先看看日冕層的樣子吧?，F(xiàn)在我們看到的這個光斑主要體現(xiàn)的是太陽的光球層，日冕層沒有光球層亮，所以一般我們很難清晰地看到。只有在日食的時候才能看到太陽最外面一圈的日冕層?！?/p>

小天沮喪地說：“今天又沒有日食，怎么能看到呢？”

大兵老師說：“你別著急啊，我還沒說完呢。在沒有日食的時候，我們還可以利用日冕儀來觀測?！?/p>

說著大兵老師站起來喊了一聲：“神奇小屋！切換日冕儀實時畫面！”

這時，只見地上的光斑消失了，取而代之的是一個“光圈”圍繞著一個沒有光的圓。大兵老師指著外面這個光圈說：“這就是太陽的日冕層了。”

“哇！”三位同學驚叫了一聲以后立刻圍過來端詳著這個光圈。

壯壯問：“這中間不應該是明亮的太陽嗎，怎么是暗的呢？”

大兵老師答：“日冕儀就是把中間光球層明亮的光線‘擋住’，這樣我們就可以看到周圍的日冕層了。這個儀器很復雜，也很昂貴……”

小天說：“哇！多少錢啊？我能買一個回家用嗎？”

大兵老師笑著說：“買了這個以后，校長都說以后再買這么貴的儀器就不給報銷了，你說得有多貴呢？”

小菲盯著日冕儀的圖像看了半天說：“老師，我也沒看到有日冕物質拋射啊?！?/p>

“剛才說了日冕物質拋射只在太陽活動劇烈的時候才有嘛。我們現(xiàn)在看到的是實驗樓樓頂?shù)娜彰醿x傳回來的實時畫面，如果此時太陽沒有發(fā)生日冕物質拋射，我們就觀測不到。不如我們先看看前幾天記錄下來的日冕物質拋射畫面吧?！贝蟊蠋熯呎f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！這拋射出的物質如果到達地球，會對我們造成傷害嗎？”

大兵老師說：“這個問題問得好，目前我們已經(jīng)知道比較大的日冕物質拋射可能會影響地球的磁場、電離層，造成短波通信干擾，也可能影響電網(wǎng)，甚至對太空中的航天器產生一些影響，其他間接影響還有待我們進一步研究。在地面觀測太陽會受到地球大氣層的干擾，所以科學家希望發(fā)射一些探測器到太空里去，以便更好地研究太陽?！?/p>

◎日冕物質拋射

去太空看太陽

大兵老師接著講道：“比較著名的太陽探測器是SOHO 衛(wèi)星。它的名字全稱是Solar and Heliospheric Observatory，意思是太陽和太陽圈探測器。它是由歐洲航天局和美國航空航天局聯(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。它的主要任務是研究太陽的結構、化學組成、太陽內部的動力學、太陽外部大氣的結構等。它搭載了12 個監(jiān)測太陽的儀器，除了觀測太陽以外，還順便發(fā)現(xiàn)了1000 多顆彗星呢。”小天問：“那我們中國自己的太陽探測器是什么呢？”

大兵老師開心地說：“這就要提一提我們的‘夸父計劃’了?！?/p>

“夸父計劃？我聽過夸父逐日的古代神話，說的是一個叫夸父的人為了留住太陽，一直追著太陽跑。”壯壯邊說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，這個名稱就來源于此。‘夸父計劃’計劃發(fā)射3 顆衛(wèi)星，其中‘夸父A 星’將停泊在第一拉格朗日點，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，就能實現(xiàn)觀測空間天氣和太陽活動的目標。這個計劃的發(fā)布曾引起世界各國的興趣，2010 年我國與歐洲航天局達成了合作意向，但這項國際合作由于經(jīng)費不足而終止，所以它的推進就只能靠我國獨立實施了。幸運的是，幾經(jīng)坎坷之后，我國終于在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’先進天基太陽天文臺?！涓敢惶枴目茖W目標就是研究和觀測太陽磁場、耀斑爆發(fā)和日冕物質拋射。目前，中國科學院已經(jīng)公布了‘夸父一號’傳回的首批科學圖像?！?/p>

小天說：“老師剛才提到的困難肯定只是九牛一毛，我們國家的科學家們能最終做成這件事，真是不容易啊?！?/p>

大兵老師說：“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步。讓我們一起期待‘夸父一號’的更多發(fā)現(xiàn)吧?！?/p>