PDF《动态的地球》

如果真有外星来客,他们看到的太阳系大 概就是那样一幅图景.太阳这颗耀眼的恒星占苏 个画面,那已经是从60亿公里之外拍摄的,相当於我 们通常观察太阳的距离的40倍.从图片上几乎看不到 任何行星.地球本身比「旅行者」号携带的相机中的 一个像素还要小,它发出的微弱光芒则缥缈如一束日 光.这是我们全部的世界,看上去却不过一粒微尘. 但对於任何携带着适当工具的外星访客而言,那个小 小的蓝色世界会立即引起他们的注意.与外行星狂暴 肆虐的巨大气囊、火星的寒冷乾燥或金星的酸性蒸气 浴不同,地球的一切条件都恰到好处.这里存在三种 水相――液体、冰和蒸气.大气组成不是已经达到平 衡的死寂世界,而是活跃的,必须持续更新.大气中 有氧气、臭氧,以及碳氢化合物的痕迹;

这些物质如 果不是在生命过程中持续更新,就不会长时间共存. 这本身足以引起外星访客的注意,更不用说这里还有 通讯、广播和电视设备不绝於耳的聒噪了. 磁泡 我们对地球物理学还所知甚少.这并不是说这门 学问深不可测,而是我们这颗行星的物理影响大大延 .8. 地球 伸到星球的固体表面之外,深入我们所以为的寂寥太 空.但那里并非虚无.我们住在一串泡泡里,它们像 俄罗斯套娃一样层层嵌套.地球的势力围之外,是 由太阳主宰的更大的泡泡.而那个大泡泡之外则是彼 此重叠的多个泡泡,它们是很久很久以前由恒星或超 新星爆炸产生的碎片不断膨胀而形成的.所有这些泡泡 都存在於我们的银河系中,银河系则是已知的宇宙之中 诸多星系所组成的超星团的一员,而这个超星团本身, 可能只是诸多世界的量子泡沫

3 中的一个泡泡而已. 在大多数情况下,地球的大气层和磁场都在保护 我们免受来自太空的辐射危害.如果没有这层保护, 地球表面的生命就会受到太阳紫外线和X射线、宇宙 射线,以及星系间剧烈事件所产生的高能粒子的威 胁.太阳还终年不断地向外吹送粒子风,其组成主要 是氢原子核或质子.这股太阳风一般以每秒400公里的 速度掠过地球,在太阳暴期间,速度会增加三倍.它 会弥漫到数十亿公里之外的太空中,越过所有行星, 也许还会越过彗星的轨道,那些彗星轨道与太阳的距 离要比地日距离远上数千倍.太阳风非常稀薄,但足 以在彗星接近太阳系的心脏部位时吹散彗尾,因此,

3 又称时空泡沫,是1955年由美国物理学家约翰.惠勒(John Archibald Wheeler)(1911C2008)提出的量子力学概念.「泡沫」即为概念化的宇 宙结构的基础.量子泡沫可用来描述普朗克长度(10C35米级别)的次原 子粒子时空乱流.在如此微小的时空尺度上,时空不再平滑,不同的 形状会像泡沫一样旋生旋灭. 动态的地球 .9. 彗尾总是指向偏离太阳的一方.在用薄如轻纱的巨型 太阳帆来推进航天器这类富有想像力的提议之中,运 用的也是同样的原理. 地球凭藉着自身的磁场,即磁层,来躲避太阳 风.太阳风带电,所以是一种电流,无法穿越磁场 线.相反,它会压缩地球磁层的向阳一侧,就像是海 上行船时的顶头波,并且顺着风向拖出一个长尾,其 长度几乎能够触及月球轨道.磁层中捕获的带电粒子 在磁场线之间组成粒子带,并被迫旋转,从而产生了 辐射.1958年,詹姆斯.范艾伦(James van Allen)4 在美 国「探险者」1号卫星上放置了太空中第一个盖革计数 器,首次发现了这些辐射带.要想延长航天器的使用 寿命,就必须避开这些区域,没有防护设备的宇航员 一旦进入这些区域,也会性命难保. 地球的磁场线冲向极地,太阳风中的粒子也会在 那里进入大气层,向下射出活跃的原子,产生壮观的 极光.在大气层顶部,太阳风自身的氢离子会产生粉 红色的薄雾,其下方的氧离子产生红宝石色的辉光, 而同温层中的氮离子则产生蓝紫色和红色的极光.偶尔,太阳风中的磁场线会被迫靠近地球的磁场线,使 两者重新接合,往往会导致能量的巨大释放,形成更 加壮观的极光.