我们常在繁星闪烁的夏夜,见到划空而过的流星。它们都是一些直径小于50米的非铁质近地小天体,在闯入地球大气层时,与大气相摩擦燃烧而发光,一闪而逝。流星体穿过大气未烧尽而落到地面的部分,就成为在陈列馆展出的陨石,如我国的吉林陨石。一旦直径大于50米的近地小行星闯入地球空间,人类的天然屏障——大气圈也无法阻挡这些不可一世、横冲直撞的入侵者,它们就会如“通古斯卡爆炸”一样,对地球构成灾难式的危害。更大的撞击,甚至产生如白垩纪末恐龙灭绝的全球性灾难,导致人类文明的终结。英国科学家约翰通过计算表明,1908年,通古斯卡的爆炸即使发生在美国的乡村,也会造成6.8万人死亡和价值45亿美元的财产损失。如果发生在人口众多密集的国家,其后果不堪设想。
目前科学界的共识是,只要地外撞击体的直径处于0.6~5千米,就有可能使全球陷于“撞击冬天”的困境,长达数月甚至数年的黑暗且寒冷的冬天将笼罩全球,稻谷无收,生态系统失调,事实上是世界上几乎没有几个国家的稻谷储存量够本国人民吃上一年,终会产生全球性的饥荒,再加上撞击作用产生的其他灾难性效应的作用,如强大的撞击冲击波,将直接使数百万人丧生,臭氧层的破坏、酸雨的出现、植物的中毒等等,会引起全球经济、社会和政治结构的崩溃,人类将处于世界末日的边缘。对地球而言,还没有一种自然灾害像地外撞击作用那样,产生全球性的灾难。任何区域性的灾难,无论其受灾情况多么严重,在友邻的帮助下,一般在十年的时间里都会得以恢复、发展,唯独地外撞击,其影响力是全球性的,使人类整体处于灾难状态,无法从别处得到技术和经济的援助,一切都得从零开始。要想恢复撞击前的文明,至少得付出几代人的努力。
这类引起人类文明的灾变或灭绝的小行星(或彗星),与地球相撞的机会到底有多大?通过对近地小天体的观察,月球、水星和火星的一些情况的研究,美国地质调查局的天文学家休梅克估计,在目前的近地空间,直径为10米左右的近地小行星和近地彗星核约有20万颗,这些小天体平均每1000年与地球碰撞一次。直径大于1千米的近地小行星和近地彗星核数目高达2000颗,平均每10万年和地球碰撞一次。讲得更为具体一点,以直径1千米的小行星为例,按目前保险业常用的人均致死风险率进行计算,在任何年份,其撞击地球的风险概率为十万分之一,因撞击致死的作用是全球性的,相应地平均每人每年的致死风险也为十万分之一。美国每年大约有130人死于飞机失事,则每个美国人飞机失事的致死风险为二百万分之一。因此,小天体撞击地球的致死风险20倍于飞机失事的概率!
如此巨大的威胁存在于现在,同理可推,在史前时期一样存在着这种风险,而且那已是一个可怕的事实,从而使得那些令今人叹为观止的史前文明遭受灭顶之灾,化为灰烬。
星风之谜
导言:星风这一概念直接来自太阳风,它实际上是一种从恒星不断向外运动的物质流。这是一个恒星不断损失质量的过程。星风是不是恒星的新陈代谢过程呢?新陈代谢是有失去也有补充的,星风却只是失去,恒星只失去不补充,长此以往又会发生什么呢?所谓星风是一种从恒星不断向外运动的物质流。星风现象是恒星在演化中逐渐损失质量的过程。星风的概念是从太阳风的启示得来的。
目前,太阳风已有直接的观测证据;关于星风的存在也从恒星光谱中发现了间接证据。例如,在所有的M型巨星和超巨星中,强的吸收线都分成两条谱线,一条宽而浅,另一条锐而深。按照恒星谱线形成的理论,宽而浅的吸收线形成于光球之中,锐而深的吸收线则形成于光球之外的所谓星周物质即包层中,锐而深的星周吸收线相对于光球宽线有一个紫移,相应的速度为10千米/秒,说明包层正以此速度向外扩张。若包层中存在类似于对太阳风加速的机制,或者锐吸收线形成的包层位于远离恒星光球的地方,就可把它解释为星风。事实上,在双星武仙座α的目视伴星的光谱中,也可看到锐的星周吸收线;从谱线位移求得星周包层的运动速度达到10千米/秒。这就表明,在距离武仙座α主星至少700个天文单位的地方仍存在着吸收物质,且物质的外流速度大于该处的逃逸速度(1~2千米/秒)。在其他的分光双星中,也观测到类似这样的现象。此外,在O、B型超巨星(见恒星光谱分类)的光谱中,普遍存在所谓的天鹅座P型星的谱线轮廓,即发射线旁边出现紫移的吸收线。在1000~2000埃之间的紫外光谱中,从吸收分线的位移可知视向速度为1400千米/秒,甚至达3000千米/秒。上述观测资料表明,这些星正在抛出热的气壳,以每秒上千千米的速度向外膨胀。这种现象可认为是存在星风的间接观测证据。
对星风的起源和物理过程目前尚未完全了解。一般认为,在O、B型星中,快速自转和辐射压对星风的形成起着重要作用。至于冷巨星星风的起源,现在存在两种理论。一种理论认为,星风类似于太阳风,是由于某种波(例如声波等)的能量不断输送给色球-星冕而形成的。另一种理论认为,星风是由于接近恒星光球处的尘埃受恒星本身辐射压驱动而形成的。可能存在尘埃的地方是:①恒星光球,色球与星冕之间温度极低的区域;②星周包层中距恒星某个距离处,由于下面物质的膨胀以及辐射的损失而使物质足够冷却,达到在适当压力下气态-固态相变的温度范围。星风起源理论还存在很多问题。事实上是太阳风的起源问题也仍然是太阳物理中最困难的问题之一。
有的恒星因星风而损失的质量是很小的,例如太阳的质量损失率是每年2×(10~14)太阳质量,不足以影响恒星内部结构和演化进程。然而,星风会不断地带走恒星的自转角动量,从而对自转起着制动的作用。
星风对恒星演化有什么影响呢?目前仍在研究中。灾难和宇宙现象有关吗
导言:1979年3月15日,9颗人造卫星同时探测到距银河系不远的大麦哲伦星云之中一颗中子星大爆炸。这次爆炸只持续了0.1秒,但它所释放出的能量却相当于太阳在3000年所释放能量的总和。如果这次爆炸发生在银河系,地球将顷刻间化为一缕蒸气。可见,征服宇宙,与命运抗争,将是人类面临的严峻挑战。科学家们早已发现,在地球存在40多亿年的历史长河中,地球与宇宙其他天体之间存在着一种不可低估的微妙联系,正是这种联系才周期性地导致了地球上的天灾人祸。天体物理学家通过几代人的探索和潜心研究,终于揭示出宇宙悲剧与人类命运之间的微妙关系链及其引发地球上天灾人祸的天体物理学原理。
黑色周期遭劫难
据古希腊的历史记载,公元前436—427年,在希腊的阿提卡州各种流行病猖獗之际,同时伴发有大地震、水灾、旱灾等灾害。
另据编年史记载,1601年6月间,一颗突如其来的彗星划破长空,白昼立刻变成黑夜,几千道闪电横贯苍穹,一些教堂的圆屋顶因大地的抖动而塌落,有史以来大得罕见的冰雹从天而降,然后转雹为雨,久降不息,几乎持续两个半月,到8月份才雨过天晴,可是,紧接着又降大雪,潮湿而泥泞的冬季过后,夏季又阴雨连绵。这一年颗粒未收,饥荒的“死神”降临了!人们吃草根,咽树皮,杀狗、宰猫、吃老鼠。最后是人吃人,这令人恐慌的年景一直持续了三年。
从大量的人类历史事件中不难发现,在每一个世纪,当社会出现不稳定因素时,总会伴发异常的自然现象和宇宙悲剧。科学家们通过大量研究发现,地球上重大事件的发生时期同太阳活动期及其高峰期十分吻合。例如,1904—1905年,爆发了日俄战争;1917—1920年,十月革命和俄国的大规模内战爆发,同时发生了旱灾和饥荒;1939年,第二次世界大战爆发。
太阳黑子
发生上述事件的时间也正是太阳活动期及高峰期。历史上的诸多事件都证明了这一点。俄国著名宇航学家齐奥尔科夫斯基在自己的著作中对此论述道:“对大量历史事件的统计报告表明,随着太阳活动高峰期的临近,发生上述自然现象和重大事件的频率将会剧增,并且在太阳活动高峰年,这些现象和事件也将达到自己的高峰值。”这一点已由俄罗斯著名学者契热夫斯基通过整个人类历史曲线图描绘了出来,它包括80多个国家和民族的历史。
周期性包含在自然界和宇宙的各个方面——这早已得到公认。60多年前,俄罗斯学者A·J·I·契热夫斯基通过大量观测和研究证实,在太阳与地球的关系中同样存在着这种周期性。他是根据对11年的太阳活动周期的观测得出这一结论的。迄今已知,太阳活动的最大周期为23亿年,最小周期是11年。
太阳活动的小周期较之大周期的危害性小些,因为太阳活动的大周期能导致全球性灾难和悲剧。太阳的这种活动周期相互交错,而且每一个周期都很独特,从而使对太阳活动周期的观测及其活动特点的预测复杂化。
世界各国科学家正在竭力探索太阳活动的原因,好对未来有一个准确的把握。许多假说就是据此提出的。大多数科学家都从太阳内部的理化过程为依据加以论证。毋庸置疑,外因与内因并存,从另一个角度看,还有某些外因也能对太阳产生影响。
根据万有引力定律得知,两物体之间的引力与它们的质量成正比,与它们之间距离的平方成反比。换言之,两物体的质量越大,其距离越小,它们之间的相互作用力就越大。我们还知道,所有行星都沿椭圆轨道绕太阳运行。行星与太阳之间的相互作用是经常性的。当行星运行到近日点时,它们之间的相互作用力最大,我们把行星的这一运行周期称作行星的“黑色周期”。由于这两个超限充足的天体接近的结果,太阳上就会发生爆发,而行星上也会发生相应的灾变。
根据行星对太阳最大作用的连续时间便能计算出哪颗行星对太阳的影响最大。月球对地球的影响长达3天,这约是月球绕地球运行周期的10%。冥王星距太阳较之海王星更远,所以冥王星的“黑色周期”也是其绕太阳运行周期的10%。如果这一比例(10%)对所有行星都成立的话,那么对太阳影响周期最短的行星是水星,周期为6天,而对太阳影响周期最长的行星是冥王星,周期约30年。对地球来说,这一周期是36天,约从每年的12月12日至第二年的1月20日。
据对太阳的观测,记录下太阳黑子的活动是从1749年开始的。到1989年,在这240年间,太阳黑子的月平均值(即绋耳夫相对数)为53个单位。太阳目前已进入活动高峰期,其黑子值是200个单位,这是240年间指标最高的。
究竟是什么原因导致太阳活动高峰呢?现已查明,对太阳影响最大的是冥王星。冥王星从1979年起至2009年经历着它的“黑色周期”。1989年9月,冥王星行经近日点,从而引起太阳爆发,这时的太阳黑子指标约为正常值的30万倍。这种情况约250年发生一次。最近的一次太阳爆发发生在彼得大帝时代。
然而,天文学家通过理论上的计算推断,太阳系还应该存在第十大行星,其质量应为1~5个地球质量,它距太阳80个天文单位。科学家们还认为,完全有可能还存在第十一颗和第十二颗大行星。据计算,它们绕太阳运行的公转周期为:第十大行星为600年,第十一大行星为1400年,第十二大行星为2800年。它们对太阳活动的影响依次递增。这三颗大行星对太阳的影响周期分别为60年、140年和280年。当它们靠近太阳时,就会导致太阳和地球上的不测事件发生。到底什么时候会发生这种不测事件,眼下还很难确知。根据间接征兆,太阳系第十大行星将大约在公元2200年接近太阳,而第十二大行星将到公元3000年时接近太阳,即经历它的“黑色周期”,而对第十一大行星的计算尚未成功。
每一颗行星在行经其近日点,即“黑色周期”点时能对太阳产生影响。由此可得出一个结论:太阳系真正的行星“大聚会”只是发生在所有行星处于它们的“黑色周期”点,即近日点时。实际上,九大行星对太阳的影响力和就等于所谓“世界末日”前夕的行星“大聚会”。只有当太阳经历它的“黑色周期”即行经其轨道最近点时,“世界末日”才会降临。太阳运行的位置不在我们的银河系中心,而在狮子座O星附近。目前,太阳正在沿其轨道朝着最远点——远日点运行,1亿年后太阳才能行经到这一点。那时也就是地球的冰河时期。