大兵老师的神奇小屋——太阳探索

文/王依兵 图/麦芽哈哈

壮壮、小菲和小天下课后来到神奇小屋的门口时，发现这次迎接他们的谜题是一个“阶梯数字阵”。光影投射出一个阶梯状表格，格子里填满了数字：

三位同学蹲下来盯着这些数字看了好一会儿也没找到规律。小天突然说：“格子里的数字应该和周围的数字有某种关系才对。最简单的关系就是按一定规律增加或减少。”

壮壮说：“但这数字忽大忽小的，肯定不是啊。”

小天想了想又说：“会不会是每一行和上一行之间有什么关系呢？”

小菲猛地一下站起来说：“对！你说得对，就是这样，答案是2！”

话音刚落，神奇小屋的大门就打开了。

小天说：“哦，我也懂了，是减法啊！这次神奇小屋的门又变成声控的了。”

小天说完就跟着小菲往神奇小屋里走。壮壮紧跟在后面喊道：“我也明白啦！”

一个“烧饼”

他们三个刚走进神奇小屋，就看到大兵老师正在盯着地上的一个大光斑愣神儿。

小菲第一个跑进来，看到这个情景不解地问道：“老师，您是在看那种舞台的追光灯效果吗？”

第二个进来的小天看了看地面，说：“这打出来的是一个烧饼吧？上面还有几粒芝麻呢。”

大兵老师这才缓过神，抬起头，说：“你们来了啊。这不是‘烧饼’啊，这是我最近研制的太阳望远镜拍摄的太阳表面实时画面。你看到的‘芝麻’其实是……”

“是太阳黑子！”最后进来的壮壮喊道。

大兵老师点点头，说：“壮壮说得对，这就是太阳表面的黑子。太阳黑子是我们在太阳表面的光球层观测到的一种颜色较暗的区域，别看它在太阳上显得就像‘芝麻粒’一样小，但是一个黑子的实际大小可能和地球差不多呢。太阳黑子的数量也会呈周期性变化——也就是有时候会变多，有时候会变少。”

小天抢着说：“我知道，太阳黑子的活动周期平均是11 年。”

大兵老师竖起大拇指，赞赏道：“真不错，现在大家都会抢答了。小天说得没错，太阳黑子的活动周期短则9 年，多则十三四年，平均是11 年。一般太阳黑子多的时候，太阳活动也比较剧烈。当太阳活动比较剧烈的时候，一般会伴随着明亮的耀斑、日珥和日冕物质抛射等……”

大兵老师还没说完，小天就忍不住挠挠头问道：“日冕物质抛射是什么意思啊？”

大兵老师解释说：“日冕层是太阳大气层的最外层，也是非常活跃的部分。这里有上百万度的高温，氢原子、氦原子等物质都在高温下电离成了带正电的质子、α 粒子和带负电的电子。在太阳活动剧烈的时候，日冕层会突然向外‘抛’出一大团日冕物质，这就叫日冕物质抛射。”

大兵老师看到同学们疑惑的模样，便继续解释道：“那我们先看看日冕层的样子吧。现在我们看到的这个光斑主要体现的是太阳的光球层，日冕层没有光球层亮，所以一般我们很难清晰地看到。只有在日食的时候才能看到太阳最外面一圈的日冕层。”

小天沮丧地说：“今天又没有日食，怎么能看到呢？”

大兵老师说：“你别着急啊，我还没说完呢。在没有日食的时候，我们还可以利用日冕仪来观测。”

说着大兵老师站起来喊了一声：“神奇小屋！切换日冕仪实时画面！”

这时，只见地上的光斑消失了，取而代之的是一个“光圈”围绕着一个没有光的圆。大兵老师指着外面这个光圈说：“这就是太阳的日冕层了。”

“哇！”三位同学惊叫了一声以后立刻围过来端详着这个光圈。

壮壮问：“这中间不应该是明亮的太阳吗，怎么是暗的呢？”

大兵老师答：“日冕仪就是把中间光球层明亮的光线‘挡住’，这样我们就可以看到周围的日冕层了。这个仪器很复杂，也很昂贵……”

小天说：“哇！多少钱啊？我能买一个回家用吗？”

大兵老师笑着说：“买了这个以后，校长都说以后再买这么贵的仪器就不给报销了，你说得有多贵呢？”

小菲盯着日冕仪的图像看了半天说：“老师，我也没看到有日冕物质抛射啊。”

“刚才说了日冕物质抛射只在太阳活动剧烈的时候才有嘛。我们现在看到的是实验楼楼顶的日冕仪传回来的实时画面，如果此时太阳没有发生日冕物质抛射，我们就观测不到。不如我们先看看前几天记录下来的日冕物质抛射画面吧。”大兵老师边说边在神奇小屋的墙壁上投射出一段录制好的视频。

大家看到视频里的太阳周围突然喷射出一条很大的“火舌”，然后它又逐渐平静下去。小菲感叹道：“太壮观了！这抛射出的物质如果到达地球，会对我们造成伤害吗？”

大兵老师说：“这个问题问得好，目前我们已经知道比较大的日冕物质抛射可能会影响地球的磁场、电离层，造成短波通信干扰，也可能影响电网，甚至对太空中的航天器产生一些影响，其他间接影响还有待我们进一步研究。在地面观测太阳会受到地球大气层的干扰，所以科学家希望发射一些探测器到太空里去，以便更好地研究太阳。”

◎日冕物质抛射

去太空看太阳

大兵老师接着讲道：“比较著名的太阳探测器是SOHO 卫星。它的名字全称是Solar and Heliospheric Observatory，意思是太阳和太阳圈探测器。它是由欧洲航天局和美国航空航天局联合研制的，发射于1995年，目前已经在太空工作了将近30 年。它的主要任务是研究太阳的结构、化学组成、太阳内部的动力学、太阳外部大气的结构等。它搭载了12 个监测太阳的仪器，除了观测太阳以外，还顺便发现了1000 多颗彗星呢。”小天问：“那我们中国自己的太阳探测器是什么呢？”

大兵老师开心地说：“这就要提一提我们的‘夸父计划’了。”

“夸父计划？我听过夸父逐日的古代神话，说的是一个叫夸父的人为了留住太阳，一直追着太阳跑。”壮壮边说边夸张地原地奔跑着，小天和小菲被壮壮逗得笑到直不起腰。

大兵老师笑道：“是的，这个名称就来源于此。‘夸父计划’计划发射3 颗卫星，其中‘夸父A 星’将停泊在第一拉格朗日点，而‘夸父B 双星’的两颗卫星被发射到地球极轨道上。3颗卫星互相配合，就能实现观测空间天气和太阳活动的目标。这个计划的发布曾引起世界各国的兴趣，2010 年我国与欧洲航天局达成了合作意向，但这项国际合作由于经费不足而终止，所以它的推进就只能靠我国独立实施了。幸运的是，几经坎坷之后，我国终于在2022 年10 月9日在酒泉卫星发射中心成功发射了‘夸父一号’先进天基太阳天文台。‘夸父一号’的科学目标就是研究和观测太阳磁场、耀斑爆发和日冕物质抛射。目前，中国科学院已经公布了‘夸父一号’传回的首批科学图像。”

小天说：“老师刚才提到的困难肯定只是九牛一毛，我们国家的科学家们能最终做成这件事，真是不容易啊。”

大兵老师说：“是啊，这也证明了，只要我们像夸父一样锲而不舍，永不放弃，就一定能在探索宇宙的道路上不断取得进步。让我们一起期待‘夸父一号’的更多发现吧。”