李諭此前在歐洲時發的幾篇關於天文學的論文同樣轉載在了美國的《sce》上,引起了美國天文學界不小的反應。
目前美國的科研實力相比歐洲整體不咋地,但天文學這東西相對好發展一些,所以比較重視。
李諭收到了美國天文學會海耳的邀請,前往他剛剛設立的威爾遜天文台,那裡要召開一場天文學研討會。
美國天文學會有意把威爾遜天文台建成一座龐大的天文台以提升天文學研究能力,投資很大,已經花了接近十年建設。
按說建設期不至於這麼久,主要中間遇到了一次地震,對精密觀測設備造成了嚴重損壞,又花了不少時間重新製造。
海耳算李諭的老相識,多年前李諭剛到美國天文學會時就已經見過麵。
威爾遜天文台地址在洛杉磯,李諭乘坐火車來到了美國西部。
海耳同樣邀請了加州大學洛杉磯分校(準確說現在還不叫加州大學洛杉磯分校,因為舊金山的伯克利分校不願意)以及加州理工的部分教授參加。
這兩所高校多年後都是美國一流名校,國內的朋友應該對加州理工更熟悉,《生活大爆炸》中的主角謝耳朵等人按照設定就是加州理工的。
隻是目前這兩所高校在美國還沒什麼名氣,都很想靠著美國天文學會來漲漲知名度,以促進招生工作。
海耳帶著兩所高校的校長以及許多天文學會會員共同迎接李諭,足以看出對李諭的重視。
進入天文台後,海耳先介紹了最近自己的工作,主要是關於太陽黑子、耀斑等。
“經過多年鍥而不舍的研究,我們可以確信,太陽黑子存在周期,並且具有極強的磁場。另外,在研究黑子的光譜時,我們發現其與鐵元素光譜特征明線有重合的現象,可以斷定太陽的大氣中存在鐵。”
一名加州理工的教授施密特問道:“黑子出現的機理是什麼?”
“這個問題我暫時還難以回答,”海耳說,然後對李諭說,“院士先生,您是同時擅長天文學與物理學的優秀學者,或許您可以給出答案。”
李諭說:“既然海耳先生已經發現了黑子磁場,那麼就足以說明黑子的誕生與太陽磁場密切相關。”
海耳說:“可惜我們還無法對整個太陽的磁場進行研究,黑子磁場與太陽磁場有什麼聯係無從知道。根據對地球磁場的研究,類比到太陽,會發現根本無從對應。”
李諭說:“太陽畢竟是恒星,自然不同。太陽表麵的物質運動極為劇烈,它的熱傳導主要依賴熱對流,強烈的對流產生強烈的磁場不足為奇,同樣也可以導致溫度變化,即表現為天文現象中的太陽黑子。”
說是黑子,表麵意思就是這一塊區域比太陽其他部分低1000攝氏度左右,但溫度仍舊很高,起碼4000度。如果把太陽其他部分遮住,隻留下黑子,仍舊很亮。
海耳說:“這個理論可以解釋得通。另外,我們還發現太陽黑子似乎可以表示太陽活動的劇烈程度。”
施密特問道:“太陽活動也有劇烈的時候?”
海耳說:“經過多年觀測可以肯定是這樣的,而且在發現黑子時,往往還會發現太陽上的耀斑現象,耀斑又會拋射大量物質。”
耀斑與黑子相反,就是太陽比較亮的部分。
施密特問道:“拋射什麼物質?”
海耳說:“正好此前李諭先生發表了一篇關於宇宙射線的文章,我們發現,太陽耀斑中拋射的物質含有大量高能宇宙射線,比如x射線、伽馬射線等。”
又有其他人問道:“大到什麼程度?”
海耳說:“這涉及了物理方麵的問題,還是請李諭先生回答吧。”
對於李諭來說,這些幾乎就是常識,於是說:“按照太陽的體量,一次往外噴射上億噸乃至上百億噸高能等離子體輕輕鬆鬆,就像我們隨便打個噴嚏。”
海耳說:“隻不過這個噴嚏相當致命,根據計算,它們按說可以輕鬆毀滅地球上的所有生物才對。”
“成也磁場,敗也磁場,”李諭說,“太陽耀斑、黑子等都源於太陽磁場,所幸的是地球也有磁場,正好能夠阻擋這些可怕的高能宇宙射線進入地球大氣。它們最終隻能在兩極地區形成極光罷了。”
其實李諭一定程度上混淆了太陽耀斑與日冕物質拋射,不過就算說出來,現在的天文學觀測水平也不太容易區分,沒有太大影響。
施密特突然想到:“半個世紀以前的卡林頓事件,也是太陽磁場導致吧。”
李諭點點頭:“那應該是最強烈的一次太陽耀斑現象,不光兩極地區,全世界幾乎都能看到極光。幸虧當時的電報還不多,不然造成的災難後果會有些難以想象。”
1859年的卡林頓事件如果發生在有人造衛星的時代,確實蠻有殺傷力。
海耳又問道:“您提到了極光現象,這同樣是個困擾許久的問題,不知道院士先生可不可以給出一種解釋?”
極光的英文是“aurora”,音譯作歐若拉,意思是羅馬神話中的曙光女神。
後來是伽利略把這個詞賦予了極光的含義。
隻不過作為一個非常美麗的大氣物理現象,人類這麼多年一直無法解釋極光的成因,導致它身上一直籠罩著神秘色彩。
但既然你誠心誠意地發問了,我就大發慈悲地告訴你吧。
李諭一字一句道:“受激輻射,這是最新的量子物理學研究成果。”
在場幾乎沒有搞量子理論的,全都沒聽明白。
於是李諭走上講台,拿起粉筆給他們講了起來:
“太陽拋射出的大量高能粒子被地磁場阻隔,最終隻在磁場相對較弱的兩極地區進入了大氣層。由於它們的能量很高,在與空氣粒子碰撞時會讓空氣分子獲得能量,從而讓其中的原子變成激發態。”
李諭在黑板上畫了個玻爾的能級理論示意圖,接著說:
“激發態畢竟不是穩定態,所以還會返回基態,這個過程就是能級的轉換,能極差便會以釋放光子的形式體現出來。這就是極光出現的物理機製,我稱之為受激輻射。”
不僅極光,激光的原理也是受激輻射。
按照曆史,受激輻射是兩三年後愛因斯坦首先提出的。
李諭現在給出了更加豐富的解釋。
李諭繼續說:“就是因為受激輻射,才導致極光主要是綠色,因為高空中氧的含量較高,同時比氮氣更容易被激發,而氧受激輻射就會發出557納米左右的綠光。
“當然,如果太陽拋射出的高能粒子能量再高一點,氮也會被激發,並且發出藍光;能量再大的話,高空的氧原子還會發出紅色的光。”
李諭講的這些完全可以作為一篇優秀的論文發表。
海耳以及加州理工、加州大學洛杉磯分校的教授們聽得一愣一愣:“原來物理學最新的理論會與天文學產生如此夢幻的聯動!”
還有人感慨:“太陽實在是太仁慈了,我們能活著全是它的恩賜,否則僅僅一點小波動就足以讓地球毀滅。”