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南京大学陈鹏飞教授来我校作科普讲座

2019年3月26日下午,南京大学陈鹏飞教授来到曲靖一中。陈鹏飞教授给我校高一学生带来的科普讲座题为《太阳爆发活动及其对地球的影响》。

陈鹏飞教授

陈鹏飞教授简介

陈鹏飞,南京大学天文与空间科学学院教授,从事太阳爆发活动及其对地球的影响方面的研究。在国际期刊上发表文章100余篇,在国际会议上作邀请报告30余次,在国内作科普报告30余场。2013年至2015年担任国际天文联合会太阳分会指导委员会委员,目前担任教育部天文学教指委秘书长、《中国科学》、《Solar Physics》 及《Reviews of Modern Plasma Physics》等期刊编委。先后在日本京都大学、英国圣安德鲁斯大学、伦敦大学学院及德国马普研究所作访问学者。

2004年入选教育部新世纪优秀人才支持计划,2010年获得国家杰青基金,2011年获得中国青年科技奖,2015年获得教育部科技进步一等奖, 2015年入选教育部“长江学者”特聘教授。


陈鹏飞教授开讲啦


太阳系有几大行星?水金地火、木土天海。怎样好记呢?陈教授给出了一句英文:My Very Educated Mother Just Served Us Noodles.。“我的受过良好教育的妈妈只给我们煮面条吃?”陈教授用一句朗朗上口有趣的英文就把八大行星的首字母全部囊括进来,同学们非常感兴趣。我们如何知道某个行星或者星座在什么方位呢?陈教授给同学们推荐了几款手机APP,比如“星空地图”、“Stellarium”、“Droid Sky View”等。把这些APP下载到手机上,打开,对准天空就可以知道某个方位有哪些行星和星座了。同学们对此感到不可思议,仿佛陈教授为他们打开了星空之门。陈教授还告诉同学们银河系有数千亿颗恒星,宇宙有数千亿个星系,太阳就是其中一个恒星。

古文明对太阳有许多崇拜,中国古代就有“后羿射日”、“夸父逐日”的神话传说。太阳给我们提供光和热,是生命的源泉。我们首先可以从哪些方面来认识太阳呢?陈教授不仅给出了数据还通过比较给同学们带来了直观的感受。太阳的质量是1.99×102?吨,是地球质量的33.3万倍;太阳的半径是69万公里,是地球半径的109倍;太阳的密度为平均1400公斤每立方米;太阳的中心温度为1千5百万度,表面5700度,日冕1百万度。为什么太阳表面才5700度而日冕温度却有1百万度呢?对此,陈教授没有直接给出答案而是作为一个科学谜题留给同学们去探索。太阳的主要成分是氢和氦,还有碳、氮、氧等微量元素。其中氢的数量占到大约91.2%、质量占到大约71%,氦的数量占到大约8.7%、质量占到大约27.1%,其他微量元素数量上占到大约0.1%、质量占到大约1.8%。陈教授讲到,微量元素的质量占比,科学界在1.3%和1.8%之间有一个争论。同学们可能觉得1.3和1.8之间可能就只差着0.5个百分点,但是陈教授告诉同学们这些微量元素对于太阳来说就像人体微量元素对于人的健康成长一样重要。这其中有天人合一的思想,对于太阳来说,微量元素质量占比从1.8%缩小到1.3%,太阳的寿命将会减少10亿年。

太阳为什么会发光?陈教授给同学提出了这个问题。同学给出了回答:氢氦核聚变。这个答案正确吗?陈教授解释道:如果太阳发生氢氦核聚变,那么到那时太阳也就会死亡了。所以准确的答案是:四个氢原子碰撞到一起变成一个氦原子,同时释放出了巨大的光和热。根据爱因斯坦提出的质能方程:E=mc2,太阳发生反应的同时会损失巨大的能量,大约每秒钟太阳减少的质量为40亿公斤。太阳减少的质量去了哪里呢?陈教授又抛出了一个问题。同学回答道:变成了光和热。这次回答很好,同学因此得到了陈教授准备的小礼物。光从太阳表面传到地球表面大约需要8分半钟。太阳到地球的距离是1500万公里,大约是太阳半径的215倍,那么光从太阳中心到太阳表面需要多长时间呢?对于陈教授继续给出的问题,同学们开始现场头脑推算。结果都不正确。为什么呢?原来太阳密度非常大,一个光子需要不断地在太阳内部碰撞才能到达太阳表面,而这个过程大概要花费几万年的时间。这个问题告诉同学们并不是所有问题都只是数值上的问题,当同学们思考一些具体的问题时要具有宽广的知识视野。

陈教授讲座集锦1


我们如何观察太阳呢?单单靠肉眼去看吗?显然不是,我们可以用望远镜。陈教授给同学们观看了用天文望远镜观测太阳黑子的视频。同学们赞叹不已。望远镜最初是谁发明的呢?伽利略?原来不是伽利略第一个发明望远镜,发明望远镜的是荷兰的一对双胞胎小孩,只是他们用望远镜来看风景而伽利略把望远镜对准了天空。陈教授告诉同学们,用不同的望远镜看到的太阳不一样,用不同的光看到的太阳也不一样。接着,陈教授给同学们分别展示了用紫外光、X射线观测到的太阳图片。

陈教授讲座集锦2


太阳上会有哪些爆发活动呢?物质喷发、太阳耀斑、日冕物质抛射、太阳海啸、太阳风暴。陈教授一一通过视频给同学们展示了每一种太阳爆发活动形态,同学们感到惊奇不已。陈鹏飞教授对太阳海啸有自己独特的研究成果,他现场给同学们展示了自己的研究模型。

陈教授讲座集锦3


太阳的爆发活动对地球有什么影响呢?首先是产生美丽的极光。但是太阳的爆发活动带来的能量波动会对人造卫星造成损坏,也会对高压电缆造成损坏造成大面积停电。每年产生的破坏达几十亿元人民币。

未来太阳会变成什么样呢?54亿年后太阳会变成一颗红巨星。60亿年后太阳会变成一颗白矮星。太阳变成红巨星会吞没地球吗?虽然太阳变成红巨星,它的半径会越来越大,但是他的质量却会越来越小。根据万有引力定律,地球和太阳之间的引力会变小,地球会逃离太阳系。但是遗憾的是,根据现今的科学推算:地球逃脱不了被太阳吞没的命运。我们因此就悲观了吗?陈鹏飞告诉同学们担心是不必要的。第一,那种情况要200亿年后才会发生。第二,短短的300年间人类的科技文明就取得了如此巨大的进步,目前就已找到6个和地球相近并且适合人类居住的太阳系外行星。陈教授还引用了韦尔斯编着的《世界史纲》中的一段话:“生命,总是死而复生,总是充满朝气充满渴望,地球只是它的一个驿站,它终将延伸到浩瀚星空”。这句话将同学们对生命的观念一下拓展到了整个宇宙,引导同学们从整个宇宙的角度重新思考生命。陈鹏飞教授给同学们播放了一段他自己主讲的科普视频“太阳黑子对地球的影响”。通过观看视频同学们了解到:黑子越多太阳越亮;黑子有一个大约11年左右的周期性变化,这直接和地球上的树木生长和旱涝等自然灾害的发生有直接关系。科学家可以通过观测太阳黑子活动,预测地球上的自然变化从而减少损失。

陈教授讲座集锦4


最后是提问环节。同学们提出了很多有质量、有深度的问题。例如:

太阳中心的温度是1500万度是怎么测量得的?太阳爆发会把地球推离太阳系吗?

太阳会像《流浪地球》里面一样带地球去流浪吗?热核反应是怎么进行的?

海啸波模型只有三条吗?在X射线下太阳波段为什么会变大?

氦原子为什么不会变成更重的原子?是什么力量支持您去研究天文的?

红巨星的推测是怎么来的?现在的天文望远镜精度最大是多少?

机器人带着基因去外太空时是如何植入基因的?

陈教授对同学们提出的问题给于了高度的赞扬与肯定,并对问题一一给出了专业的解答。讲座完成后,同学们继续追着陈教授讨论问题。

同学问答交流集锦


我校教务处主任董善清老师主持了此次讲座。董善清老师代表学校对陈鹏飞教授能在百忙之中来到我校给学生做科普讲座表示欢迎和感谢!董善清老师总结到,陈鹏飞教授用幽默风趣的语言以及亲切和谐的现场互动教学方式给同学们带来了一场关于“太阳爆发活动及其对地球的影响”的天文知识盛宴。整个讲座充满科学性、知识性、趣味性,不仅让同学们增长了关于太阳爆发活动的知识,开阔了同学们的知识视野,更重要的是激发了同学们对天文学科研究的兴趣以及对人类未来命运的思考。董老师鼓励同学们要努力学习,不断开拓视野,将来以自己所学为人类社会谋福祉!

董善清主任主持讲座


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