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神秘的月球“噴泉”

2008-12-29 00:00:00
中學(xué)生百科·悅青春 2008年5期


  1956年,著名的科幻作家哈爾發(fā)表了一篇名為《塵屑》的科幻小說(shuō):兩個(gè)宇航員降落到月球上,對(duì)月球進(jìn)行科學(xué)考察時(shí),發(fā)現(xiàn)月球上的微光薄霧根本不是月球的大氣層,而是一些漂浮在月球地表上的塵埃。
  在小說(shuō)中,有一段對(duì)話令人印象深刻。
  一位宇航員問(wèn):“月球表面的灰塵不停地?fù)P起又落下,因?yàn)檫@種運(yùn)動(dòng)摩擦,所以它們通常都是帶電的。當(dāng)灰塵帶上電荷,將會(huì)發(fā)生什么事情呢?”
  另一位宇航員回答:“灰塵顆粒們會(huì)相互排斥?!?br/>  提問(wèn)者繼續(xù)問(wèn)道:“如果一個(gè)周長(zhǎng)綿延數(shù)百千米、邊緣高達(dá)幾千米的環(huán)形山上的塵埃都帶上電荷,那將會(huì)發(fā)生怎樣的奇跡呢?”
  作者憑借自己超凡的想象力描繪出的答案是:那些灰塵將會(huì)在靜電作用下,像一座巨型的噴泉一樣,在陽(yáng)光下升騰不止。
  哈爾寫(xiě)這段對(duì)話時(shí),美國(guó)宇航局還沒(méi)有創(chuàng)建,更沒(méi)有完成登月的壯舉,所以,連哈爾自己都不知道,他的幻想,在十多年后,得到了印證。
  在宇航員登月之前,人類(lèi)就向月球派出過(guò)一些勘測(cè)飛船。勘測(cè)飛船到達(dá)月球后,向地球傳回了大量讓人迷惑不解的照片:在離月球地面不遠(yuǎn)的空中,總有一些微弱光芒在閃耀,非常清晰,并且這種狀況會(huì)一直持續(xù)到黑夜來(lái)臨。此外,月球上沒(méi)有大氣對(duì)陽(yáng)光的散射作用,但它的地平線并不如人們認(rèn)為的那樣,像刀片一樣將天空與月球表面涇渭分明地分割開(kāi)來(lái),而是有一個(gè)逐漸模糊的過(guò)渡帶。
  1972年,阿波羅17號(hào)飛船的宇航員們見(jiàn)到了更令人驚奇的奇觀。在月球上的日出與日落的前后10秒鐘之內(nèi),宇航員們反復(fù)看到了被他們叫做“絲帶”、“白簾”或者“晨曦”的光幕。同樣的光影,阿波羅8號(hào)、10號(hào)和15號(hào)的宇航員們也看見(jiàn)過(guò)。
  這就是哈爾幻想中的月球“噴泉”。
  人們猜測(cè),也許月球上的微光是由于塵埃對(duì)光發(fā)生散射形成的,但是,既然月球上沒(méi)有大氣,那些灰塵如何能夠長(zhǎng)久地漂浮在月球表面呢?
  為了解釋這個(gè)現(xiàn)象,美國(guó)宇航局的物理學(xué)家們建立了“動(dòng)態(tài)噴泉模型”。實(shí)際上,月球上空存在著一種由極為纖細(xì)的不停運(yùn)動(dòng)的帶電微粒組成的“大氣”。帶電微粒從月球表面上連續(xù)不斷地升起來(lái),又連續(xù)不斷地回落下來(lái),前赴后繼,最后的結(jié)果是形成了塵埃的“噴泉”,看起來(lái)就像是月球近地表面一層靜止的“塵埃大氣”。
  其實(shí)在我們身邊,這樣的事經(jīng)常發(fā)生。將氣球放在頭發(fā)上摩擦數(shù)下,然后離開(kāi)頭頂幾厘米,你的頭發(fā)馬上就會(huì)朝氣球直立起來(lái)。這是因?yàn)槟Σ習(xí)r,電子從頭發(fā)上跑到氣球上去,從而使頭發(fā)帶上正電而氣球帶負(fù)電。正負(fù)電荷相互吸引,導(dǎo)致本來(lái)下垂的頭發(fā)隨著氣球直立起來(lái)。當(dāng)將氣球完全拿開(kāi)后,你的每根頭發(fā)會(huì)彼此分開(kāi),持續(xù)一段時(shí)間后才慢慢回到原來(lái)的自然狀態(tài)。這是因?yàn)楫?dāng)氣球移開(kāi)后,相鄰的帶有正電荷的頭發(fā)因?yàn)橄喑舛舜诉h(yuǎn)離,這與帶電的月球塵埃懸浮空中的道理完全相同。
  在月球的日照面,由于太陽(yáng)紫外線和X射線等各種高能射線的轟擊,月球表面塵埃物質(zhì)中的電子發(fā)生電離,正電荷逐漸積累,直到使塵埃微粒相互排斥開(kāi)來(lái),甚至離開(kāi)月球表面,上升到數(shù)米甚至數(shù)千米的空中懸浮起來(lái),形成壯觀的帶電灰塵帶,并閃閃發(fā)光,讓人誤以為是“月球大氣”。
  那么,月球的背日面有沒(méi)有“噴泉”呢?有的,不過(guò)那些懸浮到空中的塵埃所帶的是負(fù)電荷。這些負(fù)電荷來(lái)自于太陽(yáng)風(fēng)中所攜帶的電子,再加上那些在日照面被分離出來(lái)的負(fù)電荷,一起隨著太陽(yáng)風(fēng)流向月球的背日面。實(shí)際上,根據(jù)噴泉模型的試驗(yàn)證明,背日面塵埃所帶的電量比日照面還要高得多,塵埃微粒會(huì)飛揚(yáng)得更快更高,也就是說(shuō),背日面的“噴泉”更壯觀,只不過(guò)沒(méi)有陽(yáng)光的照射而無(wú)法被人們看見(jiàn)或者拍照了。
  月球“噴泉”的故事還在繼續(xù),那些極深的月坑,因?yàn)榻K年照射不到陽(yáng)光,經(jīng)過(guò)數(shù)億年的時(shí)間,會(huì)不會(huì)累積出極強(qiáng)的負(fù)電場(chǎng)呢?了解它們是極重要的,因?yàn)槟切┙K年背陰的月坑里面,是月球水資源的最大儲(chǔ)存地,是人類(lèi)月球殖民基地的最佳選址。如果那里充滿了帶電的塵埃,人類(lèi)將如何應(yīng)對(duì)呢?
  編輯/李章

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