太阳科学：一千五百万度的探索之旅 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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原文作者： Lucie Green

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• 太阳物理
• 天文学
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• 太阳活动
• 核聚变
• 等离子体物理
• 观测技术
• 科学普及
• 宇宙探索
• 能源未来

囊括你我钟爱的一切。这不是万有理论。这是太阳科学。
不是燃烧，并非火球。更别说「太阳底下没有新鲜事」！

太阳距离地球一亿五千万公里，核心有一千五百万度，它的活动更是宰制了全太阳系的命运——自形成之初，地球复杂生命体的出现，到恆星寿命的盛大终结。太阳不只发射耀眼光线，更是一种隐形奇观的起源：太阳风，由磁场挟带的电离粒子，以每秒数百公里的高速扩张，像一层透明的球体，垄罩到冥王星轨道之外数倍的距离——太阳的势力圈，无远弗届。而太阳的影响则近在眼前，地球生物幸运受地球磁场与大气的保护，能倖免于太阳抛出的高能辐射的侵袭。但人类若想如伊隆．马斯克与史蒂芬．霍金的远见般，踏出地球的舒适圈，扩张成跨行星文明：无论是重返月球、移民火星，或到小行星带採矿，就得先摸清太阳善变的脾气──「太空天气」，才能规划平安旅程。

老祖先看待太阳的眼光是直觉、诗意且天真的。但近代物理的突飞勐进，解答了天文学家长久以来观测到的现象，往日的困惑疑难也渐露曙光。我们对太阳这颗「单纯的大火球」也彻底改观，变得科学且精准，原来太阳深具「内涵」更兼具神祕之美。本书《太阳科学：一千五百万度的探索之旅》作者葛琳，就是致力运用先进的太空科技（和一些匠心独运的老科技）来一层层揭开太阳之谜的一名天文物理学家。或是如他们比较爱自称的：太阳科学家。
 
集结整个科学界之力，我们如今明白了太阳核心如何进行核融合（这人类梦寐以求、试图在地球上模倣的洁净能源），但在那儿产生的光子却命运坎坷，要在炼狱一般的稠密内部，历经十七万年的随机冲撞才能逃脱；太阳的磁场更是最叹为观止的研究题材，强大、多变又复杂。神出鬼没的太阳黑子、扰乱彗星尾巴的太阳风，甚至太阳系中最大的爆炸：太阳闪焰与日冕物质抛射，磁场都是幕后的元兇。就在人类越来越理解太阳的过程中，太阳仍不时发出突袭的怪招，更加令人迷惑却也感到无比新奇。
 
虽然在充满奇观的广袤宇宙中，客观上太阳是颗各项条件中庸的恆星。但值得强调的是，也正是因为如此，复杂的生命现象、以至于能理解太阳自身的高等智慧才得以在地球上出现。人类的无尽好奇心，终究让太阳独一无二了起来！围绕太阳科学，本书精心带领读者循序渐进、激盪脑力，一览这颗恆星的美丽与狂野、浩瀚与简洁。

作者简介

葛琳Lucie Green
天文物理学家，任职于伦敦大学学院穆勒太空科学实验室，专精太阳物理。她经常于BBC科学节目《观星现场》、《今日》、《无限猴笼》、《BBC早餐》和《仰望夜空》节目中与观众、听众分享和解说最新的天文资讯。葛琳曾与NASA等太空机构合作，并参与ESA的「太阳轨道载具」（Solar Orbiter, SolO）计画，此计画将发射一具绕太阳运行的探测器，逐渐将它调动到比水星更接近太阳轨道上进行观测。

2009年，葛琳获颁皇家学会的Kohn奖，以肯定她传播科学、提升公众科学认知的贡献。目前葛琳是伦敦科学博物馆谘询委员，以及大众天文协会的首席天文学家。

译者简介

吴鸿
从事资讯业，曾兼任讲师、口译员、广播节目主持人、网站管理员。译有《布罗卡哪里去了？》、《化身博士》、《物理之演进》、《夏之门》、《滚石家族游太空》、《ＩＣ双雄》、《葛洛夫给你的一对一指导》等书。

《太阳科学：一千五百万度的旅程》
■目次
作者序
第一章 光︰不要相信你的眼睛
第二章 恆星能源
第三章 太阳一家亲
第四章 光子的祕密生活
第五章 太阳黑子
第六章 自转的太阳，出击！
第七章 活力太阳
第八章 日食与彩虹
第九章 星际旅行者
第十章 太空时代
第十一章 闪焰之必要
第十二章 日冕物质抛射
第十三章 生活在太阳的大气里
第十四章 然后呢？
结语 我们的独特太阳
致谢
附录：如何安全观日
名词解释
中英名词对照暨索引

◆作者序

　　本书探讨的是一颗恆星，只是我们银河系里几千亿恆星的其中一颗，而银河系也只是散布在已知宇宙里几千亿星系的其中一个。当你细细思虑这些天文数字的含意，我们的恆星在其中怎么可能算得上特别呢？然而，至今我研究太阳已经研究了二十年，我清楚认识到太阳实在是一颗不同凡响的恆星，而我正要告诉你理由。
　　在太阳的中心，有个巨大的核子熔炉，释放出源源不绝的能源。这正是我们渴望能在地球上仿造的，太阳则是天生就能释放这么大量的能源，持续输出一共约九十亿年。太阳核心的温度超过一千五百万度，这里的物质受到极大的压力，正是在这样极端的环境中，阳光才得以产生。我还记得我当初吃惊地学到，在核聚变反应中以γ（伽玛）射线的形式诞生的阳光，竟然必须一点一滴地向外「渗透」，历经整整十七万年，才终于抵达太阳表面。抵达表层的阳光以可见光的形式发出，奔涌射向地球，只需区区八分二十秒就能被我们看见。但是，太阳向地球发射过来的东西并非只有光线而已，这让太阳的科学更加令人着迷。
　　太阳一向是颗狂暴的恆星，太阳系中最勐烈的爆炸与喷发都在此发生。在本书中，我想向你揭祕太阳的多种面向与特性，从宁静但斑驳的表面（以可见光观察太阳就能看到），到狂暴且无法预测的大气（需要透过紫外线辐射、X射线、γ射线来看）。爆炸与喷发观赏起来都很美，但有鑑于我们距离太阳一亿五千万公里，要看清楚并且理解这些现象，对我们来说是件挑战，因此，我们必须上太空。
　　本书讲到几位早期太空探测先锋的故事。我们会发现，他们之所以有机会把望远镜送上太空，是因为一些派不上用场的第二次世界大战军事科技。美国从四○年代开始，英国在五○年代也发展起来。
　　第一批从太空拍摄太阳的影像，使用的是简单的针孔相机。今天，我们有一整组太空观测器可以运用，包括NASA的「太阳动力学观测卫星」（Solar Dynamics Observatory，简称SDO）。这枚卫星上的望远镜每十二秒拍摄十张极为精细的太阳大气图像。这还只是其中一组仪器收集到的资料，这枚卫星有三组科学仪器，分别负责不同的科学任务。这具了不起的太空载具每天都替我们的档案库收录一．五兆位元组（Terabyte, TB）的资料。它一星期产生的资料，比哈伯太空望远镜一整年产生的还多，而且它仅仅观测一颗恆星，而哈伯观测的是整个宇宙。
　　太空时代让我们天文学家可以尽情用电磁波频谱的任何波长观测太阳，而不只限于可见光。更是可以在任何时间观测，不限白昼黑夜。少了一层地球大气层干扰视线，得到的影像品质更是绝佳。但这需要付出高昂代价。每发射一公斤货物（相当于一包砂糖或高级精盐）上太空，需要花费超过一万英镑，最大规模的太空观测卫星要价将近十亿英镑。我曾经参与的SOHO卫星于一九九五年发射，耗资七亿英镑。SDO卫星于二○一○年发射，耗资五亿五千万英镑。但这笔钱花得值得，也聘用了横跨学术界与产业界，许多才华洋溢的设计师与工程师。太阳相关研究不仅对科学很重要，也对整个太空产业很重要。在英国，这个产业的年营业额超过一百亿英镑，直接雇用超过三万四千人。在全球，太空经济的价值超过二千亿英镑。
　　我的学术生涯受到太空时代的极大影响。不仅如此，我想说的是，太空时代完全改变了我们对太阳的了解、扩展了科学的视野，甚至证实太阳的大气范围惊人地广阔，半径达到一百八十亿公里，也就是地球公转轨道半径的一百二十一倍距离（作为比例尺参照，这是冥王星平均轨道半径的三倍远）。我们一直生活在太阳的大气里！而且，随着这一圈大气因为太阳狂暴的脾气而变动，产生勐烈的「太空天气」在地球上也能感觉得到。我们会学到太空天气如何借由影响电力输送、扰乱卫星与通讯，进而对现代社会造成威胁。但也无需过度担心︰预测太空天气现在很普遍了，我们总是密切注意着太阳，为了我们自己的安全，也为了太空经济。
　　在本书的字里行间，我们会明白「想了解太阳」这个看似单纯的愿望，却催生了更多了不起的发现―我们即将踏上一场奇妙旅程！我们会谈到几千年的肉眼观测（请读者千万不要尝试）、几百年的望远镜观测（请洽专业天文器材供应商），还有几十年的太空观测历史（现在只要上网就能免费取得影像）。我们会明白，了解太阳如何需要原子物理学、热力学、电与磁、重力、光学等领域的应用。我们会知道能量如何传送，转化成不同的形式，这项奥祕又是如何被一位船医发现。我们会了解，太阳磁场的发现需要科学与工程的密切合作，而回报就是促成了太阳物理学的诞生。
　　你可能会觉得我已经对太阳彻底着迷。你说得一点也没错。我敢说，我们的太阳是最重要的一颗恆星，无论是远古或遥远的未来皆然，因为这颗恆星提供了地球上大多生命萌发与茁壮所需的能量。在我撰写本书的同时，我们正在寻找宇宙其他地方的生命，在我们的太阳系，还有更远的地方。我们着手扫描天空，寻找先进文明的无线电信号，也发出我们自己的讯息。还仔细搜查火星的表面，看看有没有微生物。我们还计画扩展未来寻找生命的地点，更纳入了类木行星的卫星。但是，截至笔者于二○一五年写下本书为止，在绕着这颗太阳运行的地球上，仍是我们唯一所知的生命形式。
　　尽管如此，本书中我还是提到了其他恆星，这些恆星的生命历程能协助我们明白太阳的潜能―它将来可能会释放的强大威力。但是相对的，太阳也是我们了解遍布宇宙的其他恆星的跳板。我们能极为详尽地观察太阳，并得到丰富资讯。其他恆星距离我们都太过遥远，看起来只是小小的光点（除了极少数的特例，像是参宿四）。所以，透过研究太阳，我们能够了解，恆星基本上就是巨大的电浆球，因为核心发生的核反应过程而发光。听起来既简单又优雅。因此在一九二六年，英国数学家、物理学家，也是天文学家的亚瑟．爱丁顿（Arthur Eddington, 1882-1944）抒发这种情怀，写道：「我们有理由希望，在不久的将来，我们会有能力了解像星星一样简单的东西。」
　　爱丁顿活到六十三岁，逝于一九四四年，距离太空时代开始还有几年。他无从得知太阳的大气有三百多万度，也不知道我们有办法使用困在太阳内部来回震盪的声波探测其内部，而声波之所以现踪，是因为太阳表面的气体涨落留下的痕迹。倘若爱丁顿今天还在世，毫无疑问，看到我们对太阳的理解程度与其之复杂，他一定会感动不已。在本书中，你会看到科学有了多么长足的进步，只为了了解爱丁顿鼓舞似地形容是「像星星一样简单」的东西。

第十三章 生活在太阳的大气里
 
阿波罗任务教我们的一课
 
太空人是现代的英雄，见到太空人是一种荣幸。他们的成就，以及他们的见闻，让他们与众不同，成为不平凡的人，有不平凡的故事。但在他们之中，还有特别的一群，令人打从内心最深处肃然起敬：去过月球的阿波罗太空人。他们冒险穿过三十八万四千公里的太空，在月球表面漫步，成为极少数曾经踏上太阳系另一个天体的人。本书这个关于太阳的故事，阿波罗太空人是其中一个关键，因为我们需要最尖端的太阳物理学知识，才能确保太空人的安全。NASA当年就知道，太阳活跃的时候可能对他们造成某种威胁。今天，这同样的威胁，可能对我们所有人造成影响。
　　
很遗憾，第一位登上月球的太空人阿姆斯壮（Neil Armstrong, 1930-2012）已经逝世。但第二个登月的艾德林（Buzz Aldrin, 1930-）仍然在世，我很荣幸能亲自见到他。当时，我是BBC科普节目《仰望夜空》（The Sky at Night）的主持人之一，他是我们节目的来宾，当然，在录影的时候，以及录影前后，每个人都想找他说话，问他在阿波罗十一号的经历。从月球看到的地球是什么模样？月球的景观是什么模样？农神五型火箭发射的感觉怎么样？但是，对我来说，见到艾德林，就得趁机问问另一件事：在太空中，闭上眼睛的时候，他看到了什么？
　　
你看，艾德林与同期的太空旅客，属于第一批离开地球大气的保护，前往地球磁场边缘的人类，而大气与磁场共同保护我们，阻隔太空的各种危险。因为，虽然「太空」几乎就像顾名思义的那么空，但还是有一些高能粒子飞来飞去：原子核，多半是单个的质子，在太阳系到处奔驰，速度快得接近光速。阿波罗太空人属于史上最先直接体验「太空天气」的人，因为这些粒子如雨般洒落在他们身上。
　　
这些高速、高能的粒子，是在一九一二年的一次气球飞行，上升到五公里以上的高度才发现的。今天，我们知道，这些「宇宙射线」可以大致分为两种：「外来」或「本地」的。「外来」射线发源于我们的太阳系之外，在超新星爆炸的时候，粒子被加速到非常高的速度，行进了很长的距离才抵达地球。这些是长途旅行者，来自我们庞大星系（银河）的遥远地点。其他宇宙射线更接近「本地」，来自太阳偶尔产生的爆发，属于闪焰与CME的副产品。

评分☆☆☆☆☆

《太阳科学：一千五百万度的探索之旅》这个书名，实在是太酷了！“一千五百万度”这个数字，光是听着就让人觉得热血沸腾，仿佛能感受到那股无与伦比的能量。我一直对那些关于宇宙最基本、最重要的问题非常着迷，而太阳绝对是其中最核心的一个。这本书，我猜想，应该会把我们带入一个全新的视角去认识它。我期待着书中能有精彩的篇章，详细解读太阳的结构，从最核心的区域，一层一层剥开它的奥秘。它会不会聊到太阳的“燃料”——氢，是如何在极端的温度和压力下转化为氦，并释放出如此巨大的能量的？我希望书中能运用一些我从未接触过的科学模型或理论，来解释太阳内部的物理过程，让我大开眼界。同时，“探索之旅”也让我联想到，这本书会不会包含一些最新的太阳探测任务的成果，比如那些深入太阳外层空间、收集宝贵数据的探测器，它们带回了怎样的惊人发现？这本书，对我来说，不仅仅是关于太阳，更是关于我们理解宇宙的一种方式。

评分☆☆☆☆☆

我被《太阳科学：一千五百万度的探索之旅》的书名深深吸引，因为它勾勒出了一幅关于我们所处恒星的壮丽画卷。“一千五百万度”，这个数字瞬间就将我的思绪拉到了太阳最核心的燃烧之地，那是一个我们无法想象的极端环境。我希望这本书能够以一种充满学术深度又不失可读性的方式，向我们展示太阳的生命周期。它是否会深入探讨太阳形成之初的原始星云，以及它如何通过引力坍缩点燃生命的火焰？我期待书中能够详尽介绍太阳内部的能量传输机制，比如辐射和对流，以及这些过程是如何将核心产生的能量传递到太阳表面，最终辐射到宇宙空间。对于普通读者而言，理解这些复杂的过程需要极大的耐心和清晰的解释，我希望这本书能在这方面做得出色。此外，“探索之旅”也暗示了书中可能会涉及到太阳表面的活动，例如太阳黑子、耀斑以及日冕物质抛射，以及它们对地球气候和太空天气的影响。这是一本值得深入研读的书，它承诺将带我进行一场关于生命之源的深度科学远足。

评分☆☆☆☆☆

拿到《太阳科学：一千五百万度的探索之旅》这本书，我首先被它所传递的专业性和宏大性所吸引。太阳，这个每天都陪伴着我们的天体，其内部的复杂性远超我们的日常感知。“一千五百万度”这个数字，无疑是一个巨大的挑战，它意味着我们将要面对的是人类科技所能想象的最极端环境之一。我脑海中浮现出各种科幻电影中对太阳的描绘，但科学的严谨性又让我期待着书中能够揭示的真实面貌。我希望这本书能够以一种既严谨又不失趣味的方式，来阐述太阳物理学的核心概念，例如等离子体的性质、磁场的形成与作用、日冕物质抛射的威力等等。它能否将那些晦涩难懂的物理定律，通过清晰的图示和深入浅出的讲解，变得易于理解？我尤其关心书中对于太阳活动的预测和研究，以及这些活动对地球产生的潜在影响，比如太阳风暴对通讯和电网的威胁。这本书，我预感，将是一场智力上的盛宴，让我对太阳的敬畏之情油然而生，同时也能增进我对我们所处宇宙环境的认知。

评分☆☆☆☆☆

这本《太阳科学：一千五百万度的探索之旅》的书名本身就充满了引人入胜的想象空间。我一直对宇宙，尤其是我们赖以生存的恒星——太阳——充满了好奇，而这个名字承诺的“一千五百万度”更是直接点燃了我想要一探究竟的热情。一千五百万度，这是何等灼热的温度？它究竟蕴藏着怎样的能量？书中会如何将如此抽象的概念具象化，让我们这些非专业读者也能有所领悟？我特别期待书中能够用生动形象的语言，或许是巧妙的比喻，又或者是震撼人心的科学图像，来展现太阳核心的狂暴景象，解释恒星内部发生的那些我们肉眼无法触及的核聚变过程。不仅仅是温度，我还想知道，这股巨大的能量是如何辐射到地球，滋养万物的？书名中的“探索之旅”也暗示着一种循序渐进的阅读体验，我希望它能带领我从宏观的认识，逐步深入到微观的细节，了解太阳的诞生、演化，直至它的未来。这本书不仅仅是科学知识的传授，更可能是一次心灵的震撼，一次对生命起源和宇宙奥秘的深度思考。

评分☆☆☆☆☆

《太阳科学：一千五百万度的探索之旅》这个书名，简直就是一把钥匙，打开了我对太阳无尽的好奇心之门。一千五百万度，这个温度本身就充满了震撼力，让我不禁想知道，在这样的极端条件下，究竟发生了怎样令人难以置信的物理现象。我希望这本书能够以一种引人入胜的方式，向我们揭示太阳作为一颗恒星的运作原理。它会不会详细解释太阳为何能够持续燃烧数十亿年，它的能量来源究竟是什么？我期待书中能够运用最前沿的太阳物理学知识，来阐述恒星内部的核聚变过程，并解释为何太阳能够成为我们太阳系的中心。这本书不仅仅是关于科学事实的堆砌，更是一次关于理解我们生命起源的旅程。我希望它能让我更深刻地认识到太阳对于地球生命的重要性，以及它所蕴含的巨大能量是如何被人类所利用和认识的。这本书，预示着一次智识的冒险，一次对宇宙中最熟悉又最神秘天体的深度探索。