对日照现象的真正成因

   

 

（二）对日照现象的真正成因

 

    对日照也就是反日点（天球上黄道带内与太阳相距180°的一点）附近一个非常暗淡的弥漫状亮斑，它通过黄道带与黄道光的光锥相连。对日照大致呈卵形，范围约20°×10°，长径几乎达到月球角直径的40倍左右，亮度极大的位置在反日点稍偏西几度的地方。对日照十分暗弱，因此，直到1856年才由丹麦天文学家勃罗森写下第一条记载：“对日照的最亮部分恰与太阳的位置相反，所以，对亮度最大位置的估计与反日点往往符合到1°以内。”最微弱的照明光亮都足以将对日照淹没，所以只有远离城市，在无月的晴夜，使眼睛充分适应黑暗环境后，才有希望看到对日照。最有利的观测时间是3月和9月；冬夏两季则很难观测到，因为这时它恰好与银河交迭在一起。

     对日照的起因至今尚无定论。较为流行的理论有四种：1. 黄道光假说，将对日照看作黄道光的一部分，其亮度增大是因为在该方向上粒子的散射函数有一极大值（后向散射）。目前倾向于这种观点的人较多。2 .  吉尔当-摩耳顿假说，认为离地球0．01天文单位处，在反日方向上的平动点周围有一个行星际尘埃集中区，它们对太阳光的散射形成对日照。3.   尘尾假说，认为在太阳风和辐射压力作用下，地球产生一个尘埃云尾，它指向偏离反日点的某一方向，在这个方向上的散射强度可以充分增大，从而产生对日照。4.   气尾假说，认为地球有一“气尾”，对日照的形成与气尾中被激发原子和分子的发射有关。

    下面我用一种全新的假设来分析一下对日照真正的成因。对日照的成因有二点是可以肯定的：第一，对日照的成因肯定与黄道带和黄道光有关，因为对日照是经黄道带而与黄道光的光锥相连的；对日照实际上是星际尘埃粒子反射太阳光形成的，而这些尘埃粒子都是黄道带内的尘埃粒子，是黄道光的一部分。第二，对日照也肯定与地球有关。因为观测到的对日照都在反日点的180º处，别处没有。并且，到目前为止，很多离开地球引力场（地磁场）范围，飞行在星际深空的探测器，都没有探测到对日照现象的存在，这说明对日照是跟随地球的运动而移动的。而且每年当中不是只有几天能观测得到，而是有大半年的时间都能观测到。有了这些已知条件，我们就可进一步地分析下去。

    如果对日照只与黄道光有关，与地球的关系不大，那为什么对日照的光斑只出现在与地球相关的以地心为基线的跟太阳相反的180º处？而且形状呈卵形。如果对日照与地球有直接关系，那又是地球的什么因素造成的呢？ 

    在我们的太阳系，行星、小行星以及星际尘埃粒子大都分布于黄道平面附近。行星际物质大致对称地分布在太阳周围，其中有大量小到1微米甚至0．1微米的尘埃粒子，它们的分布状况是：主要集中在黄道面附近，离太阳越远，数目越少，而且小粒子的数目比大粒子多得多。由观测黄道光得出的这些结论均与空间探测器的实测结果吻合。 “通常认为行星际尘埃粒子是小行星被撞碎后或是彗星瓦解后的产物。它们基本上散布在黄道平面（严格的说，应该是太阳系的拉普拉斯不变平面）及其近旁，所以黄道光也就大致沿着黄道面伸展。”通过对黄道光的观测，可以认为，黄道平面附近有大量的星际尘埃物质，而我们的地球公转轨道平面就紧贴着黄道平面，合二为一。

    我们的地球就在黄道平面上围绕着太阳运行。而且随着地球外层空间探测器的不断升空，逐渐发现地球的外层空间并不简单，有一连串的物质能量场，并携带着大量的尘埃粒子、带电微粒子。这些能量场所携带的尘埃粒子、带电微粒子的密度肯定又要比黄道平面附近的星际尘埃物质多很多。地球外层大气空间的物质能量场分别有：地球弓形激波、磁鞘、地球磁层、地冕。

 地球弓形激波——弓形激波波阵面内部，在绝大多数情况下，属于热等离子体和高马赫数的湍动波阵面。波阵面顶点与地心的距离大约在14个地球半径左右，但若有异常的低马赫数的太阳风，则可延伸到30个地球半径。

磁鞘——弓形激波波阵面与磁层顶之间的过渡区，厚度为3～4个地球半径。

    地球磁层——在高空中受到太阳风的影响，地磁场的磁力线都向后弯曲，地磁场朝太阳方向的最前沿形成一个包层，并向着背太阳方向延伸。这个被太阳风包围的、彗星状的地磁场区域叫作地球磁层。地球磁层始于地表以上600～1,000公里处，向空间延伸到磁层边缘。太阳风动能密度与地磁场能密度相平衡的曲面，就是地球磁层的边界，称为磁层顶。磁层同大气层一样随着地球在空间运动。理论计算和卫星观测表明，朝着太阳一面的磁层顶离地心约8～11个地球半径，当太阳激烈活动时，则被突然增强的太阳风压缩到5～7个地球半径。背着太阳的一面，因太阳风不能对地磁场施以任何有效的压力，磁层在空间可以延伸到几百个甚至一千个地球半径以外，形成一个磁尾。地磁场能俘获来自太阳和其他天体的带电粒子，并形成著名的范爱伦带。

    在地球磁层内还存有地球辐射带，但只存在于一定磁纬地区的上空，而不存在于南北磁极和高磁纬地区的上空。

辐射带分为：

1、内辐射带    高度在1～2个地球半径之间，范围限于磁纬度±40°之间，东西半球不对称。西半球起始高度比东半球低，最高处可在9，000公里处开始。两半球都向赤道方面凸出。带内含有能量为50兆电子伏的质子和能量大于30兆电子伏的电子。

2、外辐射带    高度在3～4个地球半径之间，起始高度为13,000～19,000公里，厚约6,000公里，范围可延伸到磁纬度50°～60°。外带比较稀薄。外带内的带电粒子的能量比内带小，但远远超过外大气层中粒子的热运动能。

     根据人造卫星和空间探测器的探测发现，地磁场能俘获来自太阳和其他天体的带电粒子，被俘获的带电粒子实际上分布于整个地磁场，所以辐射带的界限并不分明，只是带内带电粒子的密度比其他区域大。

地冕——离地面约1,000公里的高层大气，主要由氢和氦组成，因发出很微弱的辐射而称为地冕，它是地外大气层的一部分。

    通过一连串的地球外围空间的尘埃粒子、微粒子物质能量场的介绍，不难看出，在地球大气层的外围空间还携有大量的尘埃粒子、质子、离子等物质。由地球的引力、磁场捕获得这些尘埃粒子、微粒子包裹着地球，并跟随着地球在太阳系星际空间一起运动。

    从地面观测分析以及空间探测器的探测可以确定，地球引力场、地磁场因俘获而携带大量的星际尘埃粒子、带电粒子。我们知道，光地球磁层就有离地心8～11个地球半径的空域，在这个空域，物质密度虽然稀薄，但经地面观测和卫星探测数据的分析，可以肯定，它的物质密度一定比周围的星际空间（黄道平面附近的星际空间）的物质密度还是要高出许多倍的。一旦空域之间的物质密度有差异，那么，光线从一个空域穿入到另一个空域就会发生折射现象，这也就是说，地球及周围的外大气层空域，在星际空间就相当于一个光学透体，是一个镶有内胆的彗星状的光学透体。请看下图： 

 

 

    看图作具体分析。由于地球磁层以内的外层空间含有大量的尘埃粒子、带电粒子。因此，这个空间的物质密度肯定比周围星际空间的物质密度要高，也因此，可以把地球外层空间（包括地球大气部分）看成是个巨大的凸透镜（一个不规则的、不均匀的，类似彗星的单球面的光学透体）。可想，大凡凸透镜都具有聚光的效应，因此，当泛射的太阳光辐射穿入地球大气层及外层空间的区域时，必定会发生折射现象。而这些被折射而聚集的光辐射穿出地球外层空间时，必定会在这个光学透体的光学系统近焦点处聚集成一道投射光柱。投射光柱所照射之处，尘埃粒子、微粒子的反光回照率肯定会有所增强，从而使得该区域的星际空间比别处要亮一些，但由于黄道面附近星际空间的物质密度还是比较稀薄的，以至于这个投射光柱所照射之处，形成不了像样的、明显的反光回照景象，而只能以对日照方向呈现出微弱的亮斑。这个形成于星际空间的对日照天象，是太阳光经由地球外层空间的尘埃粒子、微粒子组成的自然光学系统所形成的投射光柱，照射在这一区域不同距离上的尘埃反射物（反射点）的反射光迭加而呈现出来的。因而，要观察到对日照天象，观察者只有站在地球（或地球附近区域）上，朝着反日点的方向观看才能观察到，如果处在图中的e处或其它地方，根本观察不到因地球光学透镜效应而形成的投射光柱及对日照亮斑。

    对日照的天象奇观我没有观赏过，也没看见有哪本书刊登过它那详细真实的摄影图像（因光线太暗淡，很难拍摄），但我敢说，对日照这个卵形亮斑，一定是横躺在地球的公转运行轨道上的。而且，它本该是个圆形的弥漫状亮斑，但因地球的向东公转，使得它呈现出卵形状的弥漫亮斑。究其原因，请看下图：

 

地球外层空间大气的物质粒子所形成的光学透镜效应在D处所聚集的太阳光辐射，要经过一段光程，到接近这个光学系统的焦点处，才能聚集成较强的光柱，这样才能在照射到尘埃粒子时能反射出较强的反射光，而这些反射光必定又要经过一段光程，才能返回到地球，这些都必须要有一定的间隔时间。因此，如果这些反射光按原路返回，地球肯定已不在原来的位置，此时应该移动到D`处了，而只有那些向东偏斜一定角度的反射光，地球才有可能接收到，为之我们看到的对日照光斑有一点点偏西（由于地球的球形关系，对我们来说，白天，地球的公转方向是由东向西运动，黑夜，地球的公转方向是由西向东运动）。

    图中a、b、c表示地球大气光学效应聚集成的光柱，在空中的三个不同时段位置的顺序。从图中可以看出，对日照的形成是基于星际物质的反射光，是由不同位置、不同距离的星际尘埃粒子的反射光叠加形成的。而且，由于地球的公转运动，这些反射光按原路返回时，地球已从D位置移动到D`位置，因此，只有那些向东偏斜一些的反射光，地球观测者才有可能接收到，所以，地球观测者看到的对日照亮斑向西偏了那么几度。从图中还可以看出，东边c 时段的反射点离地球的距离要近一些，西边a时段的反射点离地球相对就远一些，而且由于远、近关系，东边的反射光斑比西边的反射光斑亮一些。因而可以肯定，a处的星际物质先发生反光事件，而c处的星际物质必定是最后发生的反光事件。由于距离的不同，这些反光事件发生的时间以及来回光程所要消耗的时间都是不同的，距离近的，一个来回光程只要2~3分钟就可以了，而距离远的，一个来回光程甚至超过10分钟也说不定，但它们都是同时到达地球而被我们观测到。

可能有人会问，为什么在月食的过程中没发现地球外层空间具有聚光现象？道理很简单，因为地球外层空域的物质相对来说还是比较稀薄，因而产生的折射率就要低一些，再加上地球磁层结构形成的光学透体形状，相对来说，这个光学系统的焦距是比较长的。而光学系统的聚光效应跟焦点有关，越靠近焦点附近聚光现象越明显，而月球离我们地球实在太近，根本无法呈现出地球外层空间的自然光学系统的聚光现象。如果有人不信，我们不妨在100个地球半径开外的聚光效应应该较明显的位置，施放一个星际探测器，用它来观测地球的凌日天象。我想，这个探测器如果处在地球外层空间形成的光学系统的焦点附近，看到的地球肯定是：光芒四射，非常耀眼的一颗亮星。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[取消回复评论]

昵称 登录 E-mail: *
Web:
Twitter:

当有新评论通过 E-mail 通知我

(输入验证码)

or Ctrl+Enter