外行看热闹，内行看门道，日全食还有哪些不为人知的秘密

　　日冕，日全食时完全展露出来，是研究的好时机。任洁 制图

　　今天上午8点07分16秒，本世纪最壮观的天文奇观日全食，将从我市最西部的荣昌登陆重庆，10点37分10秒从最东部的巫山离开，停留2个半小时。

　　今年是联合国确定的“国际天文年”，这是史上首次面向全球公民的天文活动，主题是“探索我们的宇宙”。而今天的日全食，无疑是国际天文年中最壮观的天象。俄罗斯、乌克兰、美国、波兰……各国天文学家纷纷到中国来“逐日”。像俄罗斯科学家丽蒂娅和另一个同事，带了重达60公斤的仪器箱来到紫金山天文台。印度天文学家的“动作”更大，空运了两吨的观测仪器。

　　所谓“外行看热闹，内行看门道”，除了壮观，这日全食还有哪些不为人知的秘密？

　　解谜团

　　太阳最外围温度反而比表面高

　　太阳的能量来源是内部的热核反应，一般常识是“离热源越近，温度越高”，太阳的温度也确实从内部的上千万摄氏度降到表面的几千摄氏度。但奇怪的是，日冕层作为太阳最外围的大气层，是离太阳核心最远的，温度反而比太阳表面的光球高数百倍。日冕内部温度可高达150万℃，太阳活动极大时，甚至可高达250万℃。

　　这就是日冕加热之谜，是困扰着国际天文学界的太阳物理领域三大谜题之一，七十多年来，天文学家们一直没有找到合理的解释。

　　从内到外，太阳大气层主要分为光球、色球和日冕三个部分。日全食时，平时光芒四射的光球和色球被月亮完全遮住，日冕的银白色光辉展露出来，为天文学家深入观测日冕提供了难得的机会。

　　另两大谜题可以说都会影响到地球：太阳耀斑和日冕物质抛射的产生、太阳黑子周期性变化的起源。它们与太阳风暴有关，而剧烈的太阳风暴可能影响卫星工作和无线电通讯。2006年12月13日，我国短波无线电信号传输就因太阳风暴大面积中断。

　　太阳风暴就是“日冕物质抛射”，它的成因与耀斑与黑子的成因现在都是一个谜。

　　太阳表面有时亮度会突然增加，甚至瞬间亮度可以达到平时的几千倍，这被称为“太阳耀斑”。太阳表面温度较低的区域看起来比别的地方黑，因而被称为“黑子”。太阳黑子的数目呈现平均为11.1年的周期变化，黑子较多的年份太阳耀斑、太阳风暴等就比较频繁。

　　天文学家普遍认为，这些谜底就藏在太阳的磁场中，而日全食也是研究太阳磁场的好时机。

　　定时器

　　帮助确定古代年份

　　由于已经掌握了日月食发生的原理，天文学家不仅可以预告未来的日食发生时间，还能反推出过去日食出现的时刻，日食就成了破解历史年代谜案的“定时器”。

　　我国古代夏、商、周时期缺乏精确的文字记录，难以精确地确定夏商周诸王的年代。但根据古籍中记载关于日食的9个字，得以确定周懿王元年为公元前899年。

　　周懿王是周朝第七位帝王。出土的古书《竹书纪年》有这样一句话：“懿王元年天再旦于郑。”

　　“天再旦”意为“天亮了两次”。在什么情况下才会“天亮两次”呢？就是太阳刚好在地平线上，忽然发生了日全食，天黑下来；几分钟后，全食结束，天又一次放明。

　　上世纪90年代，我国天文学家刘次沅等根据日食原理反推出，日全食引起的“天再旦”奇景发生在公元前899年4月21日早晨，从而破解了周懿王元年对应的年代。

　　新发现

　　看日食寻找新元素

　　19世纪前，人们普遍认为，人类永远不可能知道天体的化学组成，因为人类不可能把星星拿到地球上分析化验。但科学家是先从太阳中发现了氦元素，才在地球上找到了它。

　　氦的发现是光谱学发展的结果。17世纪，科学家就发现太阳光谱不是连续的，而是有许许多多的暗线。这些暗线叫吸收光谱，不同的物质会吸收不同波长的光，因而每种化学元素都对应不同的谱线，但这点直到19世纪初才被科学家发现。

　　1868年8月18日，在现孟加拉国附近，法国天文学家让桑在观测日全食的时候，看到日珥光谱里面有一条奇特的黄线。这条黄线跟钠线的位置虽然相似，但不是钠，而是一种未知的元素。

　　让桑于是写了一封信寄往巴黎科学院，信在路上走了两个多月才到达巴黎。无巧不成书，这个时候巴黎科学院收到了英国天文学家洛克耶的信，也报告了在日全食观测中同样的发现。

　　科学家们给这种新元素起名为Helium（氦），这个词源自古希腊语太阳，意思是“太阳元素”。这时候，人们还没有在地球上发现氦元素。难道氦真的是独一无二的“太阳元素”？

　　后来科学家把钇铀矿放在硫酸中加热时，产生了一种不自燃也不助燃的气体。1895年，英国科学家拉姆赛利用光谱分析，确认这就是氦。

　　现在，科学家们仍在日全食时，抓紧机会拍摄太阳的色球、日冕的照片和光谱图，研究太阳的物理状态和化学组成。

　　对决地

　　爱因斯坦打败牛顿

　　在所有的日全食观测中，最著名的大约是1919年5月29日的那次。那次日全食观测被视为牛顿与爱因斯坦的“关键对决”，而大众媒体高呼“爱因斯坦打败了牛顿”，从而让爱因斯坦一夜之间成为科学明星。

　　爱因斯坦在1905年和1915年先后发表了狭义相对论和广义相对论，他认为空间是弯曲的，质量（比如太阳）的存在，如同床单上的重球将空间弯曲，行星就是在这样的弯曲空间中运动。他预言，光线经过强引力场附近时会发生弯曲。根据他的推算，光线经过太阳边缘时，会发生1.75角秒（1角秒是1°的3600分之一）的弯曲。而根据牛顿理论，这个角度只有0.87角秒，小了约一半。

　　英国天文学家爱丁顿认识到，发生日全食时，太阳光完全被遮挡，观测太阳附近的星光偏折就可以用来检验爱因斯坦的预言。他说服英国政府组织了两个观测远征队，在1919年5月29日发生日全食时进行检验光线弯曲的观测。

　　当年11月，英国天文学家郑重宣布光线按照爱因斯坦所预言的方式发生偏折。在媒体的大肆宣传下，爱因斯坦一下子成了具有传奇色彩的科学明星。

　　许多人以为正是这个实验证明了广义相对论的正确性。其实因为温度变化、底片成像质量等因素都可能对最后的测算结果产生较大影响，当时的科学界对这一结论存在争议。

　　后来各国天文学家又多次进行类似观测，结论不一。但到上世纪60年代初，天文界开始确信，爱因斯坦预言的光线偏折量比牛顿预言的更接近于观测。

　　现在，测定星光从太阳附近通过时的弯曲，从而检验广义相对论，已经成了日全食时的经典实验之一。

　　□本版稿件据都市快报

　　网络编辑：王敏