太阳的表面除了有黑子、日珥等活动,其气体还有一种奇特的起伏运动——振荡。而且,科学家发现,太阳表面气体的这种振荡具有某种周期性。
年,美国天文学家莱顿将最新研制的强力分光仪对准太阳表面上一个个小区域,准备测定它沸腾表面的运动情况。结果他发现了一个十分奇异的现象:太阳就像一颗跳动着的心脏,大约每隔5分钟便振荡一次,而且整个日面无处不在振荡。
太阳距离我们十分遥远,即使通过口径最大的光学望远镜,我们也无法看到它表面的起伏。那么,莱顿又是怎样发现太阳表面的这种振荡的呢?说起来,这还要归功于“多普勒效应”。
当光波靠近或远离观测者时,光的频率会发生变化。在由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫7色光组成的连续光谱上,紫色光的频率最高,红色光的频率最低。这个彩色的连续光谱上还有许多稀疏不均、深浅不一的暗线,它实质上是吸收线。在观察太阳光谱的时候,如果我们一直紧紧地盯住连续光谱上的一条吸收线会发现:当太阳表面的气体向上运动时,也就是朝我们“奔驰”而来的时候,吸收线就会往光谱的上端即紫端移动,简称“紫移”;反之,当气体向下移动时,吸收线就会往光谱的下端即红端移动,简称“红移”。如果吸收线一会儿紫移,一会儿红移,不断地交替变换,那么太阳表面的气体就会起伏运动,即振荡。
太阳周期五分钟震荡的发现震惊了天文界,许多天文学家都对这一现象进行了观测,人们又发现了几种不同周期的振荡,其中最引人注目的是周期分钟的长周期震荡。
目前,科学家们已经认识到,太阳振荡虽然发生在太阳表面,但其根源—定是太阳内部在振荡。使太阳内部产生振荡的因素可能有三个,即气体压力、重力和磁力。由它们造成的波动分别称为声波、重力波和磁流体力学波,这三种波动还可以两两结合,甚至还可以三者结合在一起。就是这些错综复杂的波动,致使太阳表面出现了气势宏伟的振荡现象。
人们认为,太阳约5分钟的振荡周期可能是太阳对流层产生的一种声波,而长达分钟的振荡周期则可能是由日心引起的重力波。但是,这些解释究竟正确与否,目前还不能完全确定。与地球物理学家通过研究地震波去查明地球内部的构造模式类似,天文学家正利用他们所观测到的太阳的振荡现象,去探索太阳内部的奧秘。