天外飞音
倾听宇宙的波澜


文章出自:博物 2008年第09期 作者: 范锡龙 李春 

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我们倾听到的声音是一种机械波,但机械波绝不仅仅只是声音。“常常是水波离开了它产生的地方,而那里的水并不离开;就像风吹过庄稼地形成波浪,在那里我们看到波动穿越田野而去,而庄稼仍在原地”这就是列奥纳多·达·芬奇眼中的机械波。在他那个年代,清楚地认识机械波的本质已经是非常了不起的事,在之后的几百年中,人类又认识了熟悉的光波、无从感知的引力波等等,方恍然大悟:原来世界是波动的世界。

太阳打冷颤

外星机械波

也许我们早已耳闻过世间千奇百怪的声音,但有两类声音我们无论如何也听不到,它们一个叫“超声波”,也就是蝙蝠和飞虫大战三百回合使用的武器,它的频率远高于人类耳朵洞察的范围;另一个叫“次声波”,它的频率低于人耳的听觉范围,但我们对它却不陌生—刚刚经历过地震的我们知道大地是如何震荡的,在地震波来临的时候就伴有携带巨大能量的次声波。

虽然地球上的地震发生非常频繁,但无论从它们的剧烈程度还是密集程度来看,地球上的震动都远不及距离我们最近的那颗恒星—太阳。在我们眼中,太阳似乎永远都是一个安静的“气球”,每天只负责发出强烈的白光,给我们带来光明与温暖,然而实际上太阳时时刻刻都在剧烈震荡。

太阳因何如此狂躁不安?我们不妨设想一下地球上的海面,海的表面什么时候平稳过?太阳是由一种特殊的流体—“等离子体”组成。可以想象如果用手捏一个水球和一个铁球,打上一拳,哪一个更容易被引发“地震”呢?无疑是水球。太阳上的这种震荡称为“日震”,它的能量来源和地震类似,源自内部能量释放,但不像地震那样只持续很短的时间,作为一个有“弹性”的“水球”,它可以像弹簧一样保持持续的震动。

宇宙“SOHO”一族
空间中的“SOHO”卫星并不是说它在家办公就可以了,“SOHO”是“太阳和日球层天文台”的缩写,它的主要工作之一就是“收听”太阳每时每刻震动的情况。这些数据就是解决“太阳千层饼”问题的关键。供图/NASA

太阳到我们的距离非常遥远,它上面的微小震荡对我们不会有什么影响,然而天文学家却发现,日震波真是一个好东西,我们可以利用它来看看太阳里面是什么样子。太阳是个“千层饼”,它的物理环境层层不同,各种波的状态到了每一层也会发生相应的变化。这就好像你在空气中走路的话可以行动自如,假如在水中行走的话就会困难得多,在平静的湖水中行走和在波涛汹涌的海水中行走的感觉又不一样。最后当这些日震波穿越了不同的环境,终于冲到太阳表面时,人们就可以知道这些波曾经“游历”的地方是什么样子,这就如同地质学家可以通过分析地震中的机械波来知道大地的分层结构是一样的—科学研究,方法总是类似的。

责任编辑 / 张超 

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