行星际空间是真空的吗？ [复制链接]

第5版()
专栏：

行星际空间是真空的吗？
姚遐
二十世纪初期，人们认为行星际空间是真空的。近年来，根据人造卫星和宇宙火箭从外层空间传送回来的科学资料，人们才知道：宇宙空间并不是一无所有的绝对的真空。在行星际空间，除了流星体之外，还有微小的星际尘埃、稀薄的星际气体、宇宙线、各种粒子流，等等。
行星际空间的气体物质，主要是氢、钙、铁等元素。不过，它们的密度实在小得可怜，大约只有水的密度的一千亿亿亿分之一。它们在太阳紫外线的照射下，失去了外层电子；中性的原子失去外层的电子以后，就变成了带阳电的正离子。通常，离子总是要重新捕获自由电子，使它自己恢复中性，但在宇宙空间，气体的密度是那么小，带电的离子和自由电子数量又极少，再加上彼此隔得很远，不大有可能凑在一起，因此它们大部分就一直保持着带电的离子状态。
宇宙线是五十多年以前才发现的。科学家偶然发现一个密封盒子里的空气具有微弱的导电性，当时猜想，这也许是由于地壳中铀、钍和镭等放射性元素发射出来的射线引起空气电离的原故。可是当科学家测量了九公里以上高空的空气，发现那儿的空气导电性比地面上还大七十倍。这个实验证明，使空气导电的射线不是来自地壳中的放射性元素，而是来自宇宙空间。科学家就把这种射线叫做宇宙线。根据人造卫星的探测，已经知道行星际空间的宇宙线，主要是氢核、氦核，另外也包括氧、氮、碳以及其他化学元素的原子核。这种粒子的速度接近光速，因而具有惊人的巨大能量。现在，天文学家知道，当太阳上出现所谓宇宙线耀斑时，宇宙线的强度也跟着加强。所以科学家认为，宇宙线的一部分是从太阳发出的，另一部分则来自太阳系外的宇宙空间。有种假说认为，超新星爆发可能是宇宙线的来源。
行星际空间还充满着太阳、恒星及其它天体所辐射出的不同波长的电磁波，如伽玛射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波等。此外，现在知道，太阳除了发出宇宙线粒子外，还经常向行星际空间发射出不同速度的带电粒子流，如引起磁暴和极光现象的微粒流和太阳连续不断地发出的“太阳风”。
人们注意到，当太阳上出现耀斑之后不久，地球上常常会发生磁暴、电离层扰动以及出现极光等现象。后来查明，这是由于太阳辐射的微粒流所引起的。太阳耀斑以及特殊的黑子（它常和很强的米波射电伴生在一起，称为R型黑子）会发出速度约为每秒一千到二千公里的微粒流。这种微粒流的密度不大，在地球附近，每立方厘米内大约只有几十个粒子。它们主要是质子和电子，这些带电粒子在地球磁场的引导下，在两极区域进入地球大气层。这种带电粒子的运动形成强电流，电流引起的磁场使地磁场发生干扰形成磁暴，也正是由于这些带电粒子的撞击，使地球大气原子和分子受到激发而发光，称之为极光。
人们还发现，太阳某些活动区（通常叫作M区）还发出一种速度较慢的微粒流，速度为每秒三百到六百公里，它们也会引起磁暴。这种微粒流跟随着太阳自转而转动，具有二十七天的周期性，可存在几个月之久。
这种微粒流的粒子密度很小，在地球附近每立方厘米体积中大约只有一、二十个粒子。
宇宙火箭对空间的探测发现，太阳还终年不断地向外喷出一种连续的微粒流。这种远离太阳的气体流，称为太阳风。太阳风速度大约是每秒三百至五百公里。太阳风是一种极端稀薄的气体介质，其密度在地球附近每立方厘米大约只有几个粒子。行星际空间的气体物质主要是由太阳抛射的太阳风所形成的。
行星际站的资料表明，行星际空间被微弱的磁场所充满。很多人认为这磁场也是由于太阳抛射的微粒从太阳上带出来的。
行星际空间中除了宇宙线、太阳风等等粒子以外，在某些行星的外围，还可能有高能带电粒子流所形成的“辐射带”。根据装载在人造地球卫星上的计数器测得的资料，地球外围就有这样的辐射带。已发现的辐射带共有三层，是由受地球磁场束缚住的带电粒子组成的。内辐射带离地面最低处约三百多公里，外辐射带最高处是五万公里；利用宇宙火箭还发见，在离地球表面四点五万到八万公里的地方还有一个由能量较小的粒子组成的第三个辐射带。根据对木星的射电辐射的研究，木星也可能存在着辐射带。
流星体也是行星际空间大量存在的东西。它们大多数是微小的物体和尘粒，它们在太阳的引力作用下，沿着不同轨道围绕太阳运转。地球在自己轨道上运行时，往往和它们相遇。以每秒数十公里的巨大速度从空间飞入地球大气层的流星体，和大气分子剧烈的撞击，被空气流灼热而发光，直到全部气化。这就是我们看到的流星现象。如果个别流星体相当大，那末它就有可能落到地面上，成为陨石或陨铁。
在茫茫的宇宙空间，除了各种形形色色的天体之外，还充满着各种各样的运动着的物质微粒。过去认为行星际空间是真空的说法是不对的。