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為何太陽最外層的溫度高於太陽表面?

為何太陽最外層的溫度高於太陽表面?

地球隸屬太陽系,太陽自然是我們最熟知的星體之一,況且天文學家研究太陽已有數百年之久,隨着太空探索的進展,現在大家或許認為太陽有待發掘的祕密應所剩無幾。其實不然。這顆充滿帶電氣體的星球,至今仍然籠罩在許多令人困惑的謎團之中。其中特別令人費解的是:為何太陽的外環氣層,也就是所謂的「日冕」,溫度會如此之高?

太陽可見的表面,也就是「光球層」,溫度大約是攝氏五千八百度;再往外一層氣體稱為「色球層」,溫度介於攝氏四千度到兩萬五千度之間;至於最外層的日冕,熱度竟竄升到令人咋舌的三百萬度!其中一定存在某種不為人知的機制,能讓日冕急速升溫,卻不致讓色球層同步變熱。

目前的理論推測箇中能量來自太陽(其核心溫度約為一千五百萬度),藉由某種特殊的波傳遞,而非熱力學所能解釋的熱傳導現象。美國航空暨太空總署的「升級版太陽探測器」預計在二○一八年發射,應能讓我們更接近真相。這將是第一次近距離觀測太陽的太空任務,期望藉此揭開太陽的諸多祕密。

不僅太空研究人員想了解日冕怎會如此高溫,熱力工程師和其他科學家對此也深感興趣,原因是理解其中的機制或許有助開發出加熱或能量轉換的新技術。

太陽系的邊緣發生了什麼事?

太陽系的邊緣發生了什麼事?

繞太陽運行的天體成千上萬,其中包括冥王星等較小的行星,數量難以計數。這些小天體分布在海王星軌道之外的區域,形成稱為「古柏帶」的小行星帶,與太陽系中心的距離約為一百億公里。 一般人常預期星體分布會隨着與太陽的距離增加而遞減,但小行星羣似乎是在某個地方才突然密度驟減,此處稱為「古柏斷崖」。究其原因,可能是受到某個未知的行星引力牽引。然而,與太陽相距那麼遙遠,公轉一圈要好幾百年,所以不大可能單靠一顆行星維持住如此明確的小行星帶。另一種更為可信的說法則是:由於有許多地球般大小的星體在太陽系邊緣運行,才讓古柏帶得以維繫。 截至目前為止,這個想法仍屬理論。不過,隨着更強大的望遠鏡問世(例如將於二○一八年發射的詹姆斯.韋伯太空望遠鏡),對太陽系邊緣地帶的觀察也將更清晰,進而揭示古柏斷崖的真相。

重力如何在宇宙中作用?

重力如何在宇宙中作用?

重力是宇宙運行的四種基本作用力之一,但與其他三種力——電磁力、強作用力(將質子與中子束縛在原子核中)和弱作用力(導致原子衰變)大不相同的是,即使在太空中相距遙遠仍能作用。重力讓人穩穩站在地球表面,讓月球保持在環繞地球的軌道上,也讓地球在環繞太陽的軌道上運行。重力甚至將銀河系中所有天體拉在一起,猶如太空中一座巨大島嶼。

為了讓重力如何作用具象化,我們可以假想太空是張巨大的橡膠片,上面放置一件大型物體,譬如保齡球。球會在橡膠上形成凹痕,正如重力會在太空的結構上造成某種凹痕;物體越大,凹痕便越深。將此類比結合牛頓對於重力的定義——重力為兩物體間的相互作用,其大小取決於兩物的質量與彼此間的距離,我們很容易了解兩者距離越大,引力就越小。

困惑科學家的問題之一是重力資訊如何在太空中傳遞。許多專家喜用稱為「重力子」的假想粒子來說明,但這種粒子是否真存在,迄今尚未獲得證實。也有人認為,當一個物體穿越「希格斯場」(理論性的能量場)時,希格斯玻色子(粒子)就黏着於這個物體上,產生質量。因此,我們若能發現更多有關希格斯玻色子的事實,自然會對這股令宇宙萬物各安其所的強大力量有更多了解。

我們就要找到類似地球的行星了嗎?

我們就要找到類似地球的行星了嗎?

一九九二年以來,人類已發現超過一千顆繞行其他恆星的行星。探索過程中運用各種技術,偵測這些行星對其主星的微小拉力,估算其質量,以及測量其通過恆星前方時光束偏折的情形。

透過這些技術雖成功發現許多大小和組成皆與木星類似的巨大氣體行星,但在尋找與地球相仿的行星上卻不大管用。直到二○○九年三月發射克卜勒太空望遠鏡後,才終於有了進展。為發掘類似地球的世界,三年半來克卜勒太空望遠鏡監控約十萬顆恆星,結果發現在兩百一十光年外的宇宙,存在超過兩百顆與地球相仿的行星(譬如克卜勒37-b號小行星)。

未來幾年裏,我們將透過新行星的電磁頻譜解碼資訊,探測這些新世界的本質,或許終能找到一些大氣層足以維繫生命的行星。

什麼是暗能量?

什麼是暗能量?

打從一九二九年美國天文學家哈伯發現宇宙膨脹的事實以來,天文學家絞盡腦汁想確認宇宙是會持續不斷擴張,抑或終有一天將開始崩解。

解答似乎與物質息息相關||物質越多,阻滯成長的重力越大。直到近期,科學界仍普遍認為宇宙持續擴展,不過是以緩慢的速率進行。

但後來天文學家又發現,恆星爆炸傳來的亮光比預期的昏暗,因而斷定宇宙膨脹的速度應該比原先所料想得更快。為解釋這個現象,科學家設想出「暗能量」的概念,相信亞原子粒子在來來去去的過程中會不斷製造微小推力,足以加速宇宙的成長。

倘若預定於二○二○年發射的超新星宇宙加速探測器能夠解開一些暗能量的奧祕,進而判定宇宙膨脹的速度,或許就能明瞭我們所處世界的命運。

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