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彗星有尾巴,地球也有
有时候,夜空中会出现一颗很奇怪的星星,它拖着一条发光的长尾巴,活像一把扫帚似的挂在天际。这就是大名鼎鼎的扫帚星,也叫作彗星。彗就是扫帚的意思。
古人很早就发现了这种有长尾巴的星星,中国古代的史书《春秋》记载了公元前613年出现了彗星,这是世界上关于哈雷彗星的最早记录。民间传说扫帚星是《封神演义》里姜子牙老婆马氏的化身,它的出现是凶兆。
说扫帚星不吉利那是古人的迷信,现在就连小学生都不再相信彗星代表凶兆了,大家都知道彗星的出现 只是一种天文现象。
既然彗星有尾巴,那么,同样是宇宙间天体的地球,是否也有一条类似的长尾巴呢?
这个问题之前也有科学家思考过,但是,彗星的长尾巴是地球上的人肉眼可见的,容易研究,而地球的尾巴,除非可以飞到太空中,不然根本看不到啊。
飞入太空可不容易。
一直到20世纪后半叶,人类登上太空之后,宇航员才能够从天空中远距离观测我们的生存家园,结果宇航员通过一定研究手段发现,在背对太阳的一侧,地球还真有一条长长的尾巴。这条尾巴大约数百万千米长,是一条由磁场构成的隐性尾巴——磁尾。
为何地球会有一条长长的尾巴呢?原来,这条长尾巴是地球在绕着太阳运行时,受到太阳光的压力而产生的。
太阳光有压力听到这句话,你一定觉得很奇怪,我们在晒太阳的时候并没有感受到太阳光的压力呀!其实,太阳光对一切物体都有压力,它对宇宙间的地球当然是有压力的。
不可思议的光压
压力是我们生活中的普遍现象。
到游泳池里有游泳时,你会感到水的压力。刮大风时站在高处,你会被吹个趔趄,这是风在推你,即空气的压力。
那么,当一束阳光照在人们的身上 ,为何我们却感觉不到呢?这是因为阳光的压力很小,我们人体的眼、耳、鼻、手的感知范围有限,所以感觉不到,但光的压力(简称光压)确实是存在的。
早在16世纪时,德国天文学家开普勒在观测彗星时,他发现彗星的长尾巴都指向太阳的反方向,虽然有科学家提出是被太阳风吹的,但开普勒认为,没有什么太阳风,应该是太阳光的冲击力对彗星尾巴的作用,这是关于光压的最早的科学推测。
19世纪时,英国物理学家麦克斯韦创立了电磁理论 ,指出光的本质是电磁波。麦克斯韦还预言:光射到物质表面时,将对物体表面产生压力。
为证实光压的存在 ,不少物理学家作了大量的工作。最终,俄国物理学家列别捷夫在1901年证实了麦克斯韦的预言,用实验证明了光压的存在。
光压的来源也容易解释。物理学家爱因斯坦曾提出光的“波粒二象性”,其中,光的粒子性说明,太阳光是由许多光子小颗粒向前运动形成的,它们聚集在一起,以“光波”的形式往前冲,就会像一股水流、气流一样给物体带来压力。
既然光有压力,为什么我们平时感觉不到呢?
这是因为光压太小了。打个比方,当太阳光直射在桌面那么大的物体上时,假设光被桌面全部吸收没有反射,此时压力也只有几根头发丝那么重,当然是感觉不到的。
地球的长尾巴之谜
光压的存在 ,可以成功解释地球由磁场构成的隐性尾巴——磁尾。
我们知道,地球表面覆盖着大量的氮气和氧气,还被一个地磁场所包围,这个地球磁场使得避免地球生命受到太阳风和宇宙射线的袭击。地球的磁尾不同于彗星的尾巴,彗星的尾巴是太阳风吹出的尘埃物质,可以反射太阳光,所以是肉眼可见的,而地球的磁尾是由磁力线构成,必须借助特殊的观测设备才能感知到这条尾巴的存在。
因为地球上空的有大量的氮气和氧气,受太阳辐射的影响,带电的气体被变成了等离子体,这些等离子体一方面受到太阳的引力,一方面还要受到太阳光的压力,虽然光压对我们人而言非常小,但因为等离子体的质量非常小,所以这些微粒感受到的光压就会远大于其受到的太阳的引力。
于是,在光压的作用下,这些等离子体颗粒就被压到了地球的另一侧去,形成一条永远背对着太阳的长尾巴了。磁尾虽然是太阳风和地球磁场相互作用的结果,但却有着复杂的内部结构和成因机制,通过研究磁尾,科学家还可以搜集到地球和太阳内部的一些情况。
在航天领域,地球的这个长尾巴是必须要考虑到的因素。
2001年,国外的太空飞船曾经拍摄到地球的磁尾。其实,除了地球,月球也有一条大约2.1万千米的长尾巴。不过,要观测到这条尾巴,必须借助特殊的天文望远镜。