中学生最佳课外读物-第6章

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的生存了。

　　　　臭氧空洞的形成探源

　　　　出现臭氧空洞的原因有种种解释，归纳起来有三点：其一，宇宙高能粒子簇射破坏了臭氧层。其二，化学反应引起臭氧耗损造成臭氧空洞。臭氧层出现空洞是由于工业化产生的氟氯化物（氟利昂）引起的化学反应造成的。其三，大量废气的排放使臭氧层出现空洞。专家指出，近年来由于在同温层飞行的喷气式飞机和火箭、导弹日益增多，将大量废气排放到高空，臭氧遭到耗损，若不采取措施，任其发展下去，就会严重地破坏臭氧层。空洞的面积将会越来越大。



………【32、宇宙从何而来】………

　　　　科学上把广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫的物质总称为宇宙。宇宙是一个物质世界，它处于不断的运动和发展中。宇宙宇宙的形成一直是一个奥秘，千百年来，科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的。那么宇宙是如何形成的呢？

　　　　宇宙形成的稳态说

　　　　即使在发现宇宙正在膨胀之后，很多科学家仍然坚持若干世纪以来的观点，认为宇宙除去一些细微部分外，基本没有什么变化。同时，宇宙不需要一个开端或结束的想法也没有被人们放弃。宇宙在任何时候，平均来说始终保持相同的状态。有科学家提出这么一个观点：宇宙中的物质密度维持不变的原因是物质正以恰当的速度不断创生着，这一创生速度刚好与因膨胀而使物质变稀的效果相平衡，所以，这种状态从无限久远的过去一直存在至今。稳态理论非常肯定地预言宇宙应该是什么样子的。然而正因如此，它很容易遭受观测事实的质疑或反驳。稳态理论所要求的创生速率很小，每100亿年中，在一立方米的体积内，大约创生1个原子。当宇宙背景辐射被发现后，稳态理论基本上已被否定。

　　　　宇宙形成的大爆炸说

　　　　大爆炸说认为宇宙体系并不是静止的，而是在不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆发。大爆炸的整个过程是：在宇宙的早期，温度极高，在100亿度以上。物质密度也相当大，整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀，结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时，中子开始失去自由存在的条件，它要么发生衰变，要么与质子结合成重氢、氦等元素；化学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到100万度后，早期形成化学元素的过程结束。宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。当温度降到几千度时，辐射减退，宇宙间主要是气态物质，气体逐渐凝聚成气云，再进一步形成各种各样的恒星体系，才成为成为我们今天看到的宇宙。



………【33、浩淼宇宙的中心】………

　　　　太阳是太阳系的中心，太阳系中所有的行星都绕着太阳旋转；银河系也有中心，数以亿计的恒星也都绕着银河系的中心旋转。那么，宇宙是不是也有一个中心呢？对这个问题，科学家们居然有着两种绝然不同的观点。

　　　　宇宙没有中心

　　　　一派科学家认为，因为宇宙的膨胀一般不发生在三维空间内，而是发生在四维空间内的，它不仅包括普通三维空间（长度、宽度和高度），还包括第四维空间——时间。假设宇宙是一个正在膨胀的气球，我们就住在这些点上。如果宇宙不断膨胀，也就是说气球的表面不断地向外膨胀，则表面上的每个点彼此离得越来越远。其中，某一点上的某个人将会看到其他所有的点都在退行，而且离得越远的点退行速度越快。假设要寻找气球表面上的点开始退行的地方，那么我们就会发现它已经不在气球表面上了。宇宙开始膨胀的地方是在过去的某个时间，即亿万年以前，虽然我们可以看到，可以获得有关的信息，而我们却无法回到那个时候。

　　　　因此，宇宙看起来应该存在中心，但是实际上它并不存在。

　　　　宇宙有中心

　　　　另一派科学家认为，把宇宙比作气球是不恰当的，宇宙一定有中心。宇宙起源于一次大爆炸，爆炸之后物质向四面八方扩散，而不是象吹气球那样“在外面吹”，之后所有星体都在表面上了。宇宙有中心，即爆炸时的那一个点，如果把宇宙想象成一个直径136亿光年的球那宇宙肯定就是有中心的，不过距推测，这个宇宙的中心很可能离银河系不远，只不过我们现在没有找到。



………【34、揭开宇宙末日的秘密】………

　　　　宇宙是不是会一直存在呢？如果不是一直存在的话，那么宇宙的末日是哪一天？它是怎么消亡的呢？很多科学家提出“宇宙末日”论，对宇宙的末日有很多不同的说法，对此，有两种绝然不同的观点。

　　　　宇宙将会“压缩而死”

　　　　科学家普遍认为，宇宙中有5％是构成星体和生命的普通物质，20％可能是由我们还没有认识到的粒子构成的“暗物质”，剩下75％的宇宙物质，科学家们用暗能量来加以解释。因此，对暗能量的考察研究，将对探询宇宙的未来具有关键的意义。

　　　　很多学者认为，决定宇宙命运的关键是宇宙间究竟有多少物质。他们指出：宇宙已经处在它的“中年时期”，它的膨胀将逐渐变慢、停止，并且开始收缩。宇宙内所有的能量和物质最终将在“不久以后”的110亿年内塌缩成一个无限小的奇点，在这个奇点上，时间和空间将变得毫无意义。也就是说，宇宙将会因为压缩而死。

　　　　宇宙将会“膨胀而亡”

　　　　虽然学术界对于暗能量的性质以及作用力的解释，目前还没有统一的看法。不过不少科学家相信，宇宙间的物质可以利用它们的万有引力使宇宙膨胀停下来，并最终形成一个既不膨胀也不收缩的平衡状态。

　　　　但很多科学家却认为，如果暗能量的作用力方向与万有引力相反，即表现为斥力，那么，宇宙将会膨胀到无限的虚空而最终灭亡。也就是说，宇宙会膨胀而亡。



………【35、疯狂膨胀的宇宙】………

　　　　1916年爱因斯坦在相对论中，建立了一组描述整个宇宙特性的方程组，通过这些方程组人们可以知道，宇宙将会不断地扩大，也就是说宇宙在膨胀中。

　　　　宇宙在膨胀吗

　　　　爱因斯坦在建立描述整个宇宙特性的方程组时，不但没有向世人宣布这个惊人的推论，反而在自己的公式中设立了一个宇宙常数，来抵消这种膨胀的趋势。真实的原因可能是他不愿意承认宇宙——确切地说是空间——正在不断地膨胀，因为他不愿意让人类遭受如此巨大的“惊吓”。

　　　　哈*的宇宙膨胀定律

　　　　1929年，哈*通过总结谱线红移的规律得出这么一个结论：就像火车远离我们行驶时汽笛的声调（即频率）比静止不动时的声调更低一样，所有离我们很远的星系都在远离地球而去，距离地球越远，离开的速度就越快。如果一个星系与我们的距离是另一个星系的2倍，那么这第一个星系就在以2倍于第二个星系的速率离我们而去，以此类推。这就好像是掺有葡萄干的面包在烤箱中膨胀起来一样。这个模型叫宇宙膨胀模型在天文学中这叫“哈*定律”。对于哈*描述的宇宙膨胀现象，我们可以用地球来做个假想实验。假设地球半径1小时增大一倍，那么地球表面两点间的距离也会在1小时内延伸一倍。那么，距离我们所在城市100千米的城镇在这一个小时中，是以每小时100千米的速度远离我们的；而对于距离我们所在城市200千米的城镇，它的退行速度是每小时200千米。而且，我们向四周望去，地球上所有的东西都在远离我们而去。那么，把这个实验套用在宇宙中，我们就会明白，看似所有的星系都在离我们而去，而且距离越远，跑得越快，是因为这些星系所处的空间——宇宙正在膨胀。要解释哈*定律，我们只有认为宇宙正在膨胀。



………【36、太阳上的大风暴】………

　　　　太阳风暴爆发时，给人类带来很多危害，它会影响通讯、威胁卫星、破坏臭氧层。目前，各国科学家正在积极研究太阳风暴，但是对太阳剧烈活动、太阳黑子爆发、太阳风暴对地球的具体影响以及如何预防等方面，还需要科学家进行不懈的研究。

　　　　太阳风暴

　　　　由于日冕气体温度很高，能量增加，当足以克服太阳引力时，会以每秒约400公里的速度离开太阳，向空间释放出的大量带电粒子流，这样形成的高速粒子流叫做太阳风暴。由于太阳风暴中的气团主要内容是带电等离子体，并以每小时150万到300万公里的速度闯入太空，因此，它会对地球的空间环境产生巨大的冲击。

　　　　太阳黑子和耀斑

　　　　太阳黑子和耀斑是影响太阳风的重要因素。太阳黑子是太阳表面上黑色斑点，通过对太阳黑子200多年的系统观测，发现太阳黑子以27天和11年为周期变化。由于太阳大气中产生局部爆炸，在太阳表面会出现太阳黑子。用肉眼观测，会感觉到太阳仿佛长了一些黑痣一样。随着太阳的自转，这些“黑痣”在十几天之内也会从西转到东面，但运动速度非常慢。

　　　　太阳风暴主要由太阳表面新形成的巨大黑子群释放出的气体和带电粒子流引起，以每小时约320万公里的速度向地球袭来。

　　　　太阳耀斑是太阳表面局部区域突然和大规模的能量释放过程。耀斑发生时，强烈的辐射覆盖整个电磁波谱，包括γ射线、Χ射线、紫外线、可见光，直到射电波段，同时，电子、质子和重离子等粒子在太阳大气中被加热和加速。一个大的耀斑可发射高达1025焦耳的能量，相当于全世界每个人挨一颗氢弹。这个能量比火山爆发所释放的能量大1000万倍。

　　　　太阳风暴往往在耀斑发生2天至3天到达地球的磁层，可在地球空间产生磁暴。



………【37、50亿岁的太阳】………

　　　　太阳就像一个终日燃烧的巨大火球，它用什么作为燃料来燃烧呢？1*6年，法国物理学家贝克勒尔发现了“放射性”，利用放射性可以测定地球的年龄。那么，能否用放射性测定太阳有多大了呢？

　　　　太阳的燃料

　　　　不同的原子核拥有不同数量的质子和中子。由一种原子核变成另一种原子核的过程叫做“核反应”，由此产生的能量就是核能。假如太阳的能量源自某种核反应，那么为了确保它像现在这样发光，就必须在每一秒钟内将460万吨物质*为能量。核能是否能在这么长的时间内始终维持太阳的光和热呢？倘若能够的话，它的核燃料又是什么？

　　　　在太阳上，大约有71％是氢，27％是氦，所有其他元素的含量都微乎其微。因此，太阳的能量来源必定涉及氢与氦的变化，其他任何元素的含量都太少，都不足以满足这方面的要求。氢原子核就是一个质子。氦原子核由2个质子和2个中子组成。4个氢核可以通过核聚变而合成一个氦核。它们形成了太阳的燃料。

　　　　太阳年龄测定

　　　　可以理所当然地认为，太阳的年龄至少也得像地球一般大，或者还要更老一些。任何数量的铀都要经历45亿年才会有一半（在释放辐射的过程中）衰变为铅，因此测定一块含铀