太阳怎样让人“白日见鬼”

2017-05-22作者:郭中一编辑:茹鑫

艳阳高照、万里无云的大晴天里,


在户外忽然感觉眼前一暗,


有些人甚至觉得蓦然周身发冷,


好像到了另一个世界又倏忽返回。


到底怎么回事?


你有没有白日见鬼的经验?


有人曾经描述这种经验,艳阳高照、万里无云的 大晴天里,站在户外,忽然感觉眼前一暗,有些人甚至觉得蓦然周身发冷,好像到了另一个世界,又倏忽返回。


你说,清平世界、朗朗乾坤,哪有这种事?但是经历过的人却言之凿凿,这到底是怎么回事呢?


原来这种经历确实存在,只是如何解释,不是要习焉而不察地套用神鬼之说,而是要用理性逐步分析探究。


既然是万里无云的天气,眼前陡暗而又复明,自然不是因为有云彩飘过所致。阳光是直射的,那么何以突然站立的地方阳光会突然照射不到?


我们就要思考,阳光是不是有可能突然偏斜。阳光射到地面,经历了地表的大气,若有偏斜的情况发生,有可能是因为大气的折射率发生了变化。


大气受地球重力的吸引,如果别无外力,就会死寂一片,全无生机。



但是阳光照到地面,地面升温快,转来就将太阳能加热底层大气,气体受热膨胀,体积増加了,密度就变小了,所以向上浮起,到了高空逐渐冷却,密度增加,所以又先向侧边流动,再向地面沉降,这就是大气的对流现象。


有了对流现象,地表才不是一片死寂,才出现各种天候气象。我们有时在晴天会看到天边直上耸起一片积云(cumulonimbus cloud),就是因为地表受热多,对流畅旺所造成的向上水气堆积。


由于地面地貌地物并不均匀分布,所以各地受热并不平均,受热较多的地方,空气受热膨胀,形成一个空气胞,有时受风一吹,就到处飘移。


膨胀的空气胞内部密度较疏,对光的折射率也较小,所以当空气胞掠过我们的头顶时,阳光就会因为空气胞内外的折射率不同,而有瞬间照射不到我们。


我们若是在晴天坐飞机低空而过,有时候偶尔也会看到地表有阴影前进,但是顶上却无云彩,那不用说,又是空气胞搞的鬼。


对流胞(convection cell)这种现象,并不是大气所独有,也不是很难看到。


我们在家煮汤时,如果炉火不大,不难观察到汤中切碎的菜蔬随流上下。



这种现象如果在实验室中选用适当的少量黏滞液体,并保持均匀对底层加热,甚至可以观察到液面会出现许多均匀分布的六角形腔胞,这种现象,以发现者和研究者命名为“贝那德-瑞莱胞(Benard- Rayleigh cell) ”。


太阳本身,表面重力达到地表重力的近四十倍, 但是它内部的热量也不小,仍能够将底下的太阳组成气体推到表面光球层(photosphere)来,然后冷却下沉,所以也会出现对流胞。


拍摄太阳的照片,可以看到这种粒状细部结构,称为米粒状结构(granulation)。虽说是细部结构,但每粒其实有地球的大小。


地球虽然内部压力极大,岩浆也极度黏稠,但是也类似先前的这些对流结构。


底部岩浆受热向上挤出地表,形成火山喷发,冷却后表面结为岩石,在下层还是液体状的又向四方、向下沉降。


我们知道,地球表面是许多板块所组成,在大西洋中央海底的中洋脊有大量岩浆喷发,造成板块向外推挤漂移,火山的位置分布究竟跟板块有没有关系?地表的确有许多喷发岩浆处,这些火山活动最激烈的地方称为热点(hot spot),如果先前所谈的对流图像是对的,那么热点的分布应该在板块边缘交界处,或是板块的中央才对。


我们仔细察看,果然在板块边缘交界处有许多的热点,但是板块中央的确有热点存在。太平洋板块中央的夏威夷、大溪地和北美板块中央的黄石公园,都是明显的例子。


白日见鬼的经验难得,但是理性解析的思考更难得。


科学精彩处在于抽丝剥茧,逐步厘清真相,但是也在贯通表面看来全然无关的现象,找出共同的原则来,加以比较融会。


内容来源:书问

作者郭中一
出版清华大学出版社
定价16元
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