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第九章 太阳的脸庞（第2页）

现在，我们就知道了为什么不能用望远镜直接观察太阳——与天空中的其他微小的或者本身不发光的物体比起来，太阳实在是太亮太热了，正午的时候，用肉眼直视太阳，都会损伤眼睛，如果用放大镜来聚焦本来就很强烈的阳光，再用眼睛直接来看的话，大概率会跟棉花球一个结局。

科学家还专门做过一个实验，在空地上架起一架望远镜对准太阳，把一只猪的眼睛放在望远镜下，一分钟不到，猪眼就开始冒烟了。拿下来之后，发现眼睛的内部结构全都损坏了。所以，如果我们要观察太阳，需要用有色镜片等各种各样的方式来滤过一些不需要的光线，减少进入视线的阳光强度。

3。当我们看太阳，我们在看什么？

你知道当我们看太阳的时候，看到的是太阳的哪个部分吗？仅凭直觉的话，可能很多人会以为看到的是太阳最外面的那一层。其实，太阳的外层一般情况下是看不到的，为什么会这样呢？让我们先来看一看太阳的结构。

虽然太阳看起来是一个简简单单、颜色单一的球体，但是结构比五彩缤纷的地球更加复杂。地球的主要结构只有三层，而太阳却是“里三层、外三层”。

“里三层”分为三个区：最里面的是我们熟悉的核反应区，也就是日核。它的半径是整个太阳半径的四分之一，体积是太阳的六十四分之一，质量却占到总质量的一半以上。在这个1500万摄氏度的高压锅里，氢元素熊熊燃烧，持久而又稳定地输出着能量。整个太阳系百分之九十九的能量都来自这个小小的核心。

日核外面大约四分之一到五分之四个太阳半径的区域，是有半个太阳那么大的“辐射区”。这里充满了各种各样的电磁波和粒子流，温度从内到外逐渐降低，大概在700万~200万摄氏度，主要的功能是能量转运。辐射区不停地吸收着太阳内核发出的能量，并将这些能量依次以X射线、远紫外线、紫外线、可见光等形式向外辐射到下一层——对流区。

对流区是一个风暴的世界，厚度大约有0。28个太阳半径。我们知道，热空气会上升，冷空气会下降。对流区内层靠近高温的辐射区，外层靠近宇宙空间，内外存在着巨大的温差。于是，高温的物质上升，低温的物质下沉，物质在对流区急速地上下翻滚，掀起了巨大的风暴。风起云涌之间，高温物质不断往外送，低温物质回炉加热，通过物质对流的方式继续把能量往外层传递。

经过了对流区之后，我们就来到了太阳的外层。外层其实就是太阳的大气层，从内到外依次是光球层、色球层和日冕层。

光球层位于对流区顶部，在这里，温度已经降到了5700摄氏度左右。太阳绝大部分的可见光都是从光球层发出的，所以叫“光球”非常名副其实。光球层的平均密度只有水的几亿分之一，但是因为厚度有500公里，亮度也很高，所以我们的肉眼没办法穿过光球层看到更深的太阳。光球层上有的地方温度高一些，颜色更明亮，称为“光斑”，有的地方温度低一些，颜色更暗，在旁边耀眼光芒的对比下显得比较黑，科学家把它们叫作“太阳黑子”。我们测量的太阳半径，是从太阳的中心拉到光球层表面就结束了，而我们所说的太阳的表面温度，指的也是光球层表面的温度。

光球层的外面包裹着一圈厚薄不匀的色球层，薄的地方只有2000公里，厚的地方可以达到10000公里。色球层的密度比光球层还低，散发着一种淡淡的玫瑰色光芒。在它的边缘常常跳动着大大小小的红色火焰，就像太阳的耳朵一样，所以我们把它叫作“日珥”。有时它的上面又会出现大面积的能量爆发，形成大而亮的斑块，叫作“太阳耀斑”，一个大耀斑几分钟内就可以爆发出和10亿颗氢弹爆炸一样大的能量，产生的热量和电磁辐射可能给地球上的天气、电力和通信带来不同程度的影响。

但是，总的来说，色球层发出的可见光只有光球层的几千分之一，所以，平时它的光芒都被光球层发出的光遮盖了，我们没法看到。只有在日全食前后，光球层被月球的影子完全挡住，或者使用专门的色球望远镜（也就是“日珥镜”）观测，才能看见色球层那一轮美丽的辉光和跳动的火焰。非常诡异的一件事是，太阳的温度到了这里反而又开始升高了。从色球层底部向上走，温度会从5000摄氏度上升到几十万甚至上百万摄氏度，而目前科学家还没有找到这种异常现象产生的原因。

日冕层是太阳最外层更加稀薄、散发着银色光芒的大气，它的厚度可以达到几百万公里，比太阳的直径多好几倍。日冕层继续保持着100万摄氏度的高温。在这样的温度下，氢、氦等原子不能再维持自己的结构，被电离成质子、氦原子核，以及脱离了原子核束缚的自由电子。这些带电的粒子以极快的速度四散逃逸，飞向太阳之外，就形成了“太阳风”。太阳风吹到地球时，会被地球磁场阻挡，只有在磁力较弱的南北极才能够穿过，在地球大气层内形成五彩斑斓的极光。

所以，我们用肉眼或者一般的天文望远镜看到的圆盘状的太阳，只是太阳的第四层——光球层。而我们看到的太阳光，从太阳的内核磕磕碰碰走到外层，需要花掉17万年那么长的时间。因为光球层太过明亮刺眼，普通的天文望远镜一般会用一种叫作“巴德膜”的塑料膜覆盖在伸向天空的物镜上，滤掉强烈的阳光，这样我们看到的太阳就会失去它的颜色，变成一个暗淡的白色圆盘，以及点缀在圆盘上的黑子和耀斑。

普通天文望远镜看到的太阳

更好一些的天文望远镜会把物镜从凸透镜换成一种叫作“赫歇尔棱镜”的装置，这种特殊设

计的棱镜可以折射、散射掉95%的光和热，将剩下5%左右的太阳光反射到一面深色的减光玻璃上，将阳光减弱到肉眼可以承受的程度再传到目镜上。这样看到的太阳图像就不再只有黑白两色，图像更清晰，观测也更安全。因为巴德膜如果损坏，会让强烈的阳光直射进眼睛；赫歇尔棱镜如果损坏，阳光就到不了眼睛了。

小说里加代子的天文望远镜可以看到日珥，所以她使用的应该是业余爱好者望远镜的顶级配置——日珥镜。日珥镜采用一种特殊的滤光器，将其他光波全部过滤掉，只留下色球层发出的一个独特波段的光芒，这样观测者不仅能够看到一个熊熊燃烧着的巨大红色火球，就连火球边缘喷发的细小的日珥也能清晰看见。

4。小说里的民间观测靠谱吗？

基本上是不靠谱的。即使是在四个世纪之前的现在，物理学家们也已经发明出了各式各样的专业太阳望远镜来观测和研究太阳。有建设在地面的大型光学望远镜、磁场望远镜、射电望远镜，有发射到太空的空间太阳探测器，有可以飞到日冕里面的太阳探测器，还有放在很深的矿洞或者南极厚厚的冰盖之下的中微子探测器。这些望远镜与具有超级算力的计算机互相配合、协同工作，形成一张巨大的观测研究网，可以全天候、多角度、多层面地收集和分析来自太阳的信息。而四个世纪之后，这张专业的“天眼”之网只会织得更密，看得更精准，绝不是业余爱好者人手一支的天文望远镜或者民间太阳探测器可以比拟的。

况且，不同的人面对望远镜传来的同样的图像，以及计算机给出的同样的数据都可能会有完全不同的解读。科学之所以是科学，不仅仅在于配备了多少专业、高端的设备，更重要的是要有受过专业训练，能够正确使用这些设备解读和分析数据，掌握现象之间的联系和物理规律的底层逻辑，并进行创造性工作的人。此外，科学的可靠性其实也并不取决于科学家个人是否值得信赖，而是通过一系列严格的评议、审核程序和制度来保障。所以，如果没有专业背景，选择信任由科学家组织发布的信息和知识，而不是抄上家伙自己干或者听信坊间流传的消息，才是更加聪明和高效的方式。

2021年10月，中国科学家们也设计并发射了首颗太阳探测实验卫星——以中国神话中的太阳女神的名字命名的“羲和”号太阳探测器。“羲和”号在全球首次实现了全日面的Hα波段光谱成像观测，46秒之内就可以获得太阳表面将近1600万个点的光谱信息，相当于专门为太阳定制了高精度全天候的CT扫描仪。

这个年轻的探测器还将在517公里的太阳同步轨道上不间断地工作3年，帮助科学家们研究太阳大气的动力学过程，以及太阳爆发活动的物理机制等课题。也许，未来关于太阳大爆发的某一次预测，就来自它或它的继任者们传回的信息呢。