第640章 太阳
“没有了，在说下去，我也不知道说什么了。”
五号说道。
“还有那么长时间才到基地，不如我们说说太阳如何？”
李思特说道。
“这让我想起了，在天翁的时候看到的一个天文学名词。”
吴刚拍着后脑勺说道。
“是什么？”
五号看着吴刚问道。
“日震学，你们知道吗？”
吴刚问道。
“我知道，这个是通过研究太阳表面运动性质来探索太阳内部结构的方法，它与地震学家根据地震时地壳的运动性质来了解地球内部结构相似。”
虚妄提醒道。
“那具体怎么用啊，从什么时候开始的。”
李思特问道。
“能够用来探测太阳内部的太阳表面振动是加州理工学院的科学家们，在1960年代偶然发现的，他们本来打算研究太阳表面热气体的无规运动。
但是，直到1980年代，当发展了细致分析这些振动所需要的技术，这个发现才获得了应用。
所有这些研究，包括发现本身，都依赖于多普勒效应的测量。”
虚妄说道。
“为什么，具体怎么说？”
楚云问道。
“因为，这个效应使太阳表面上离我们而去的小块发来的光产生微小的红移，也使太阳表面上向着我们而来的小块发来的光产生微小的蓝移。
当太阳表面的某个小块在里外方向振动时，该小块发来的光的多普勒效应便发生有韵律和规则的变化。
测量这个效应所需仪器的精度从最初的发现情况可略见一斑，加州理工学院的研究小组发现，太阳表面小块的振动是断断续续的。
它大致半小时内在里外方向振动五或六次然后停止，速度大约是500米每秒，总位移约50公里，振动小块在太阳表面扩展的距离仅相当于太阳直径的2％。”
虚妄说道。
“只是局部现象吗？”
楚云问道。
“我也想知道。”
李思特说道。
“起初，这些振动似乎是纯粹的局部现象，但在1970年代，几位天文学家独立提出，每一个这种短寿命的局部振动实际上可以更好地解释为数百万个较小振动合成的结果。
这些小振动就是陷在太阳内部并使太阳表面像钟一样鸣响的声波。
一连串的5分钟振荡实际上是数百个周期在大约3分钟到1小时的不同振动频率的叠加。”
虚妄说道。
“这就好像，太阳就像沙暴中的一只钟，不断地被细小的沙粒撞击，不断地有新的振动产生和旧的振动消失。”
五号提醒道。
“你怎么不说，太阳这一现象，最终的混合声调很像在大钢琴盖上乱敲一气时听到的声音、
乱敲一气使得钢琴的每根弦以其固有频率振动，发出一个单纯音符，所有弦的单纯音符合在一起，成为名副其实的和弦，这就是你听到的轻柔的钢琴声。”
虚妄说道。
“等等，这和钢琴有什么关系？”
四号不淡定地问道。
“那是因为，太阳内部的波确实是与教堂管风琴管道内部振动的声波一样的声波，它们合在一起有规则地对太阳表面进行扰动，因为声波在太阳内部的传播速率随深度而变。
太阳的较深层比表层更热，也比表层更密，因而声波在深层的传播速率较高。”
虚妄说道。
“为什么会这样？具体怎么说？”
李思特问道。
“当声波从太阳表面出发向下传播时，波的底部比波的上部运动得较快，这将使波从对流起重要作用的区域底部向上弯曲并返回到表面。
然而波不能从表面逃走，于是便像光线在镜子上反射那样，又从表面反冲回太阳内部。
随着这个过程的重复，波便绕着太阳翻筋斗，重复地潜入对流层然后折回表面。”
虚妄说道。
“我记得，每个波下潜的深度，因而也就是每次筋斗翻越的表面距离，取决于振动的波长。
在大多数情况下，绕着太阳反弹的波最终衰减、消失而不会对表面产生可察觉的影响。”
五号说动啊。
“但有些情况下，每个筋斗翻越的距离正好是太阳周长的整数分之一。
这时，尽管波绕太阳一周可能翻6个或12个或600个筋斗，但它总是在开始的地方结束，然后重复它的旅程，在波的整个存在期间，它总是在表面的同一些小块上反射，每经过一个小块就给它一次有韵律的推动。
这种波叫做驻波，它与拨动吉他弦或吹奏风琴管发出单纯音符的驻波完全相同。”
虚妄说道。
“怎么又说到吉他和风琴管了？”
李思特不明白的问道。
“我也很想知道。”
楚云说道。
“那是因为，通过分析风琴管的音符，称职的物理学家不用看它就能算出管子的尺寸。
同样，通过分析驻波绕太阳一周产生的表面音符，天体物理学家不用看太阳表面以下部分就能够算出太阳深层的条件。
由于太阳是一个货真价实的三维物体，而不是风琴管那样的线性管子，所以太阳内部条件的计算要复杂些，但原理则完全一样。”
虚妄解释大道。
“为什么完全一样？”
楚云问道。
“你们要知道，某个特定振动模式的总效果可想像一个用黑白相间六边形制成的足球来说明。
每个黑六边形代表太阳上一个向内运动的小块，每个白六边形代表太阳上一个向外运动的小块。
于是，大约2.5分钟后，整个图像将反过来，即原来向外运动的区域变成了向内运动，反之亦然。”
虚妄解释道。
“但你最需要的是太阳表面振动模式的详细观测资料和能够揭示各个单纯音符图像的复杂数学方法。”
五号提醒道。
“那结果如何？”
李思特问道。
“结果表明，每个单独的振动只能使太阳表面以几十厘米每秒的速率向内和向外运动几十米。
正是这些数以百万计的小振动的联合影响，产生了1960年首次观测到的较大的短寿命的振动。
声波通过对流层运动的方式依赖于对流层的温度和深度，也依赖于它的物质成分。
日震学表明，太阳外区是由75％的氢和25％的氦组成的，这和天体物理学家预期的一致，但对流层却比天体物理学家以前得到的要略为深些，它从表面向下延伸约20万公里，大致占有从太阳表面到中心距离的30％。”
虚妄说道。
“然后呢？”
楚云问道。