外面,天色也晚了。部長,有點兒微醉。看着外面恆星風留下的痕跡,在一點兒一點兒的被清理。
恆星風是指從恆星上層大氣射出的超聲速等離子體帶電粒子流。恆星風是一種連續存在,來自恆星並以200-800km/s的速度運動的高速帶電粒子流。這種物質雖然與低溫行星上的空氣不同,不是由氣體的分子組成,而是由更簡單的比原子還小一個層次的基本粒子——質子和電子等組成,但它們流動時所產生的效應與空氣流動十分相似,所以稱它爲太陽風。
恆星風的密度與行星上的風密度相比是非常稀薄而微不足道的。一般情況下,在行星附近的行星際空間中,每立方厘米有幾個到幾十個粒子,而地球上風的密度則爲每立方厘米有2687億億個分子。然而恆星風雖十分稀薄,但它刮起來的猛烈勁,卻遠遠勝過行星上的風。在行星上,12級颱風的風速是每秒32.5米以上,而恆星風的風速,卻經常保持在每秒350~450千米,是行星風速的上萬倍,最猛烈時可達每秒800千米以上。
恆星是一個高溫的氣體球,可分爲三層,平常用肉眼所見到的是“光球層”,光球層上面的是“色球層”,再外面的是“日冕”。色球層和日冕的物質都很稀薄,遠不如光球那樣明亮,平時無法直接看見。在日全食時,人們可觀察到暗黑的天空背景上,月掩日輪周圍呈現着血色的光區,這個恆星的最外層大氣就是日冕。由於日冕具有高溫,氣體的動能較大,因此可克服恆星的引力向星際空間膨脹,形成不斷髮射的一種較穩定的粒子流,這就是恆星風。
恆星風的主要成分是質子和電子,還有少數是氫原子核等,這些掙脫了恆星引力的粒子沿着日冕的磁力線,飛向星際空間。在恆星附近,恆星風基本沿徑向行進;在遠離恆星的區域,太陽光線由於受恆星自轉的影響,形成阿基米德螺線,恆星風就伴隨此螺線射向太空。
在太陽系中,太陽風的組成和太陽的日冕組成完全相同。73%的是氫,25%的是氦,還有其他少量雜質。但2004年的Genesis 探測器的取樣分析還沒有結果。它在返回地球是因爲沒能打開降落傘,而緊急降落,被損壞了。在地球附近,太陽風速爲200-889km/s。平均值爲450km/s.大約800kg/s的物質被以太陽風的形式從太陽逃逸。這同太陽光線的等價質量相比是很小的。
如果把太陽光線的能量換算成質量,大約每秒鐘太陽損失4.5Tg(4.5×10^9kg)的質量。因爲太陽風是(zh-hant:電漿;zh-hans:等離子體),所以太陽磁場被它承載。一直到大約160Gm(100,000,000英里)的地方,由於太陽的轉動,太陽磁場被太陽風拉扯成螺線形狀。超過此距離,太陽對太陽風的影響減弱。
通常太陽風的能量爆發來自於太陽耀斑或其他被稱爲“太陽風暴”的氣候現象。這些太陽活動可以被太空探測器和衛星測到。主要標誌是強烈的輻射。被地球磁場俘獲的太陽風粒子儲存在Van Allen輻射帶中,當這些粒子在磁極附近與地球大氣層作用引起極光現象。具有和地球類似的磁場的其他行星也有極光現象。在星際介質(主要是稀薄的氫和氦)中,太陽風就像是吹出了一個“大泡泡”。
在太陽風不能繼續推動星際介質的地方稱之爲日球層頂(heliopause)。這也通常被認爲是太陽系的外邊界。這個邊界距離太陽到底多遠還沒有精確的結果,可能根據太陽風的強弱和當地星際介質的密度而變化。一般認爲它遠遠超過了冥王星的軌道。
爲了能夠清楚的表述太陽風是怎樣形成的,需要先了解太陽大氣的分層情況。
一般情況下,我們把太陽大氣分爲六層,由內往外依次命名爲:日核,輻射區,對流層,光球,色球和日冕。日核的半徑佔太陽半徑的四分之一左右,它集中了太陽質量的大部分,並且是太陽百分之九十九以上的能量的發生地。光球是我們平常所見的明亮的太陽圓面,太陽的可見光全部是由光球面發出的。
而日冕位於太陽的最外層,屬於太陽的外層大氣。太陽風就是在這裡形成併發射出去的。用X射線或遠紫外線拍下的日冕照片上可以觀察到在日冕中存在着大片的長條形的或是不規則行的暗黑區域,通過人造衛星和宇宙空間探測器拍攝的照片,我們可以發現在日冕上長期存在着這些長條形的大尺度的黑暗區域,這裡的X射線強度比其他區域要低得多,從表觀上看就像日冕上的一些洞,我們形象的稱之爲冕洞。冕洞是太陽磁場的開放區域,這裡的磁力線向宇宙空間擴散,大量的等離子體順着磁力線跑出去,形成高速運動的粒子流。粒子流在冕洞底部速度爲每秒16km左右,當到達地球軌道附近時,速度可達每秒300~400km以上。這種高速運動的等離子體流也就是我們所說的太陽風。
太陽風從冕洞噴發而出後,夾帶着被裹挾在其中的太陽磁場向四周迅速吹散。太陽風至少可以吹遍整個太陽系。當太陽風到達地球附近時,與地球的偶極磁場發生作用,並把地球磁場的磁力線吹得向後彎曲。但是地磁場的磁壓阻滯了等離子體流的運動,使得太陽風不能侵入地球大氣而繞過地磁場繼續向前運動。於是形成一個空腔,地磁場就被包含在這個空腔裡。此時的地磁場外形就像一個一頭大一頭小的蛋狀物。但是,當太陽出現突發性的劇烈活動時,情況會有所變化。此時太陽風中的高能離子會增多,這些高能離子能夠沿着磁力線侵入地球的極區;並在地球兩極的上層大氣中放電,產生絢麗壯觀的極光。
只不過,在帝國選擇的這顆行星上,恆星風更猛烈了。地表被恆星風吹的一片焦土。