像绿色的草场和原始的森林,太阳的米粒、黑子和高雅飘逸的日珥呈现着大自然纯粹的美丽,给予那些致力于研究它的人们以美学的欢乐和科学的挑战。
大家好,我是中国科学院大学和中国科学院国家天文台的汪景琇,是一名从事太阳研究的天文工作者。我想从太阳研究说起,和大家一起回顾一下那悠长、艰难又辉煌的探索历程。
人类对太阳的崇拜和探索从来没有停止过。在两千三百多年前,伟大诗人屈原在他的著名诗篇中提出了许多问题,包括宇宙早期如何由混沌变为有序、宇宙的结构、时间的划分、日月的归属、恒星的分类以及太阳运行的特征、太阳从升到降到底走了多少里。这些问题当中有一些跟现代自然科学有很紧密的关系。
比如为什么给太阳赶车的车夫羲和的鞭子还没有扬起来,也就是太阳还没有升起时,却能在西北若华林上空看到光彩?这显然是指今天人类所观测到极光现象。他还提出了“何所冬暖,何所夏寒”,也就是为什么会出现冬天暖和、夏天寒冷的气候异常。这些问题都引起了我们的深思。
从研究太阳中探寻宇宙奥义讲到太阳和天文学,我们不能不回到哥白尼开启的天文学革命。哥白尼否定了神学所依赖的地心说,把科学从神学的桎梏下解放出来,从此人类开始了伟大的科学探索。
在后来的两个世纪里,第谷对太阳系行星运动做了极为详尽的目视观测;开普勒借助他的观测总结出了行星运动的三定律;伽利略是第一个开始用望远镜观测太阳系天体的人,同时他又进行了自由落体等科学实验;集大成者是艾萨克?牛顿,他总结行星运动的三定律提出了万有引力定律,另外又建立了牛顿力学。他和莱布尼茨等其他学者一起发展了微积分,拉开了现代科学和工业革命的序幕。
哥白尼开始的天文学革命一直持续到了今天。太阳系无非是其中最早被知道的一个而已,它甚至于谈不上是一个典型的例子。天文学的进步使人类接近这样一个古老问题的答案:人类在宇宙中是否孤独?我们的系外邻居在哪里?我们必须谦恭而深刻地思考:地外的生命到底在什么地方?
所以,太阳、恒星和它的行星系统是如何形成、如何发展、如何孕育了智慧的生命、到哪里去寻找地外生命宜居的行星系统?这些成为了当代天文学非常重要的课题。
那么为什么要研究太阳呢?研究太阳实际上是对人类自身和人类家园的一种探索。太阳物理在对太阳内部的研究当中,有很多事情会对人类科学技术发展和现实生活有重要的启发。比如太阳的能源是什么?为什么太阳会提供源源不断的能源?这就使得人类开始了发展人造小太阳的努力,也就是在地球上进行受控热核反应,来提供源源不断的清洁能源。
对太阳大气和太阳活动的研究很重要,因为它控制了人类的生存环境。而研究太阳对地球、太阳系天体和整个太阳系的影响,对我们理解恒星和行星的相互作用,以及宇宙中生命的产生有重要的意义。
太阳只不过是银河系几千亿颗的恒星中普通的一颗。这是二十世纪初两位学者发展的赫罗图,它的横轴是恒星的光谱型,纵轴是恒星的绝对亮度。如果在这样一张图上把所有恒星点起来,会看到中间是一个主序恒星带。我们的太阳正好是一个主序恒星,它是橘黄色的,光谱型是G2V。正是因为它的普通,我们对它的研究就显得格外重要。