太阳王（1）：1859 年的天文奇观

从今天开始，给大家播讲一个很小的专辑，叫《太阳王》。在正式播讲之前，我要先花点时间讲一些与这个节目有关的背景。

前不久看到卢昌海先生的一篇文章，推荐上海教育出版社出的一本新书，书名就叫《太阳王》。卢昌海先生是我比较欣赏和尊敬的一位科普作家，看过他写的很多本书，而且我和他也有共同的朋友，他的一位大学同班同学恰好是我以前的一位同事。只是卢昌海先生定居在美国，我们只能通过书信往来。2017 年 11 月我一直力劝他也办一个自媒体电台，像我一样通过声音为广大没有时间看书的朋友播讲自己创作的科普书籍，有一阵子我几乎成功了，因为他回信说已经按照我的推荐买好了所有的装备，本周就试录一下给我听听，我还很开心的在我的听众群中跟大家汇报我的这个成就。没想到，过了几天昌海先生又给我来了一封邮件，说买错了一根连接线，结尾的时候他说“不好意思让你再问，待我们就绪了就跟你联系吧”，我就没好意思再催。一直到今天，也没等到昌海先生的自媒体电台开播，实在是一件憾事啊。

卢昌海先生 2018 年 4 月 11 日发表了一篇文章，标题是《推荐》，他说自己有两个看书的原则，第一， 一旦就某个题材写过一本书， 就基本不读同一题材甚至相近题材的书——这是因为写书的过程往往是对一个题材兴趣透支的过程， 而且在对一个题材了解到足以写书的程度后，宁愿在“无涯”的书海里多见点别的世面；第二，基本不读别人向我推荐的书——这不仅是因为别人的推荐与我的挑剔恰好相容的概率很小，更是因为推荐者的“醉翁之意”往往是想让所荐之书得到我的推荐， 而出于这种目的的推荐往往集中在我曾经写过书， 因而显得有所专长的题材上， 这在推荐者大约是“投我所好”或“尽我所长”， 却恰好会撞上第一条规则。然而没想到的是，别人向他推荐的一本名为《太阳王》(The Sun Kings) 的书，居然将两条规则同时打破了。

看到昌海先生的这篇文章，真的是勾起了我极大的兴趣，巧合的是，出版这本书的上海教育出版社刚好跟我一些合作，我在为他们社出的上海市中学生《科学》课教材制作配套的课件，这些课件全都是免费制作、免费向所有人开放的，这是我本人的一点小小的情怀。这几年的科普职业生涯，让我深切体会到，科学精神的传播必须要往下走，因为成人的世界观太难改变，但是中小学生相对来说还是一张白纸，将科学精神在这个群体中传播可能收效更大。于是我买来了几乎全国所有正在用的中小学《科学》教材，还下载了 2017 版教育部《科学》新课标，每天都会抽出一定的时间研读。

然后我一有空就开始为这些教材制作配套的视频，堆在我面前的教材实在太多，不过我是抱着愚公移山的精神，下决心要把这个工程给做完的。截止到今天为止，我已经完成了 24 个配套视频的制作，如果你有兴趣看一下我的工作成果，可以在微信小程序中搜索“科学声音视频”这个小程序，里面有一个专辑叫“中小学《科学》课配套视频”，是完全免费的，并且鼓励大家分发，这个专辑中有一些视频还是从收费专辑中挑选出来的。让多一点孩子看到这些视频就是在为传播科学精神做努力。

上海教育出版社的老师听说我对《太阳王》这本书感兴趣，马上给我寄了两本过来。收到书后，我花了三天时间读完。

太阳王指的是那些在科学史上那些专门致力于研究太阳的天文学家们，英文书名用的是复数 Kings，所以并不是指的某一个人。这是一本讲科学史的科普书，讲述了 100 多年来人类对太阳的探索历程。这个题材非常符合科学有故事这个栏目的气质，刚好《宇宙自然生命简史》这个专辑结束了，所以几乎是立即就决定播讲《太阳王》。

不过我提醒大家几点，音频和书籍实际上是完全不同的两种载体，不管是预言和叙事结构都需要符合各自的特点才能让不同需求的用户接受起来感觉舒服。因此，我播讲的《太阳王》其实是我看完这本书以后，用自己的语言给转述出来，而不是简单的念书。我会重塑原书的叙事结构、语言风格，内容方面也会做很多取舍，会抛弃一些我认为对于一般听众来说相对枯燥的内容，但这部分被我抛弃的内容或许恰好又是某些听众喜欢的。

背景就介绍到这里，我们开始进入正题。

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公元 1859 年 9 月 1 日早上，33 岁的英国天文学家卡林顿走进了自家设备齐全的天文台。这一天早上，万里无云。他匆匆走进天文台圆顶，启动快门，准备用漂亮的黄铜材质的望远镜观测天空。6 年前，他决定长期观测太阳及太阳表面短暂出现的黑子，至此他几乎每天都进行着同样的工作。

在固定好画板后，卡林顿调整望远镜，使得太阳影像能投射到稻草色的画板上。然后，他通过一个特制的孔将一块较大的白板套在望远镜的外面，用于遮挡阳光并在画板上投下阴影。于是他就能清楚地看到投射出来直径达28厘米的太阳影像，这个大小相当于一只普通的挂钟的大小。有两根细细的金丝穿在望远镜的目镜内，它们会在板上投出十字丝线的影像。这可以用来当做坐标轴，卡林顿的绘图技巧非常高超，他能精密地画出太阳表面的种种细节。

没想到，卡林顿翻开了太阳研究历史的重要一页，这一天，在太阳的表面，突然出现了一团巨大的黑子群。在当时，人们对于黑子到底是什么这个问题是众所纷纭的。有些人认为是太阳上的火云裂开了，露出了真正的太阳表面。有些人则相信太阳大气层在变动，露出高山的顶峰。卡林顿那天观测到的太阳黑子大得超乎人们的想象。黑子两端之间的距离几乎是地球直径的10倍。然而在太阳这个大火球上，这个长度还不及太阳直径的十分之一。

图：天文学家卡林顿

中午 11 点 18 分，卡林顿的描绘完成了，正当他要准备收工的时候。令人震惊的一幕在毫无征兆的情况下突然出现了，有两团水珠状的白光出现在一大群太阳黑子中间，光芒亮如闪电，但外形不是像闪电一般的锯齿状，也不像闪电一样瞬间即逝，而是一直在闪耀。卡林顿一时措手不及，他以为是有一道太阳光透过了固定在望远镜上的遮阴板。他伸手摇了摇望远镜，希望能让不需要的太阳光快速离开影像。但这道光芒却依然留在太阳黑子群中间。卡林顿终于意识到，不管这是什么，这并不是来自其他地方的反射光，而是来自太阳本身。卡林顿看得目瞪口呆，那两团光芒愈来愈强烈，最后竟然变成了如同肾脏一般的形状。

我们现在翻看卡林顿当时做的笔记，可以看到这样的文字：我既吃惊又紧张，在毫无准备的状况下目睹我了这一现象。

然而，卡林顿不愧是训练有素的科学家，他立刻记下时间。然后，他意识到，过去从未有人看到过这样的奇异景象，他需要寻找一个见证人，否则一定会被同行们嘲笑。可是，没想到仅仅不到一分钟的时间，黑子中爆发出的奇异光芒就锐减了，卡林顿顿时傻眼了。接着，他看到两团光芒在黑子上移动，逐渐缩成了小点，最后突然消失了。

卡林顿再次记下消失的时间：格林尼治标准时间11点23分。也就是说，这道光芒仅仅持续了 5 分钟。由于看到的景象太震惊了，他居然在望远镜前呆呆地坐了一个多小时，几乎连动都不敢动，期待着诡异的光芒再度亮起。然而太阳没有再出现任何异常。

之后，卡林顿开始进行数学计算。光芒持续了不过5分钟，但在这短短的时间里，就已经穿过56000千米（几乎是地球直径的4.5倍）。要做到这一点，光芒必须以每小时67.6万千米的速度移动。如此惊人的速度已经超出卡林顿的认知范围，因为维多利亚时代的人习惯的是蒸汽火车每小时几十千米的速度。然而惊人的数字还不止这些，从他画的图上那道光芒的范围来判断，大概有地球这么大。

卡林顿当然明白要让同行真的相信有这么重大的观测发现，他一定要有独立证据，于是他马上想到了应该去邱园天文台，也就是今天的英国皇家天文台一趟。皇家天文学会的同事沃伦•德拉鲁正在进行实验性计划——在晴天拍摄太阳照片。卡林顿立刻前往邱园天文台。可惜，邱园天文台没有拍下那个时间段的太阳照片。

图：邱园天文台

卡林顿大为沮丧，他相信自己看到的一切肯定是真实的，自己才 33 岁，远不至于到了老眼昏花的年龄。不过，卡林顿无需沮丧，因为，几个小时之后，在离智利不远的太平洋上，南十字星号的全体船员将为卡林顿作证。他自己也将目睹从未出现过的异象。

公元 1859 年 9 月 2 日凌晨一点半，南十字星号已经驶出智利，整整一晚上狂风肆虐。天空下着冰雹，海浪从四面八方击打着甲板。当浪花四溅的海水转到背风处后，水手们惊讶地发现船正驶入一片看上去像是血红色的海洋。不管往哪个方向看，颠簸起伏的海景都变成了深红色。当船员们抬头望向天空时，才发现，原因很简单，因为整个天空笼罩在血红色的光线中。

水手们立刻就认出了这些光。它们是南极光，一种在靠近南极圈的地方，天空中经常会出现的奇特的发光现象。在靠近北极的区域也会出现类似的现象。在靠近温带的太平洋海域能看到南极光却是极不寻常的，而且从极光的强度来看更是特别。

狂风巨浪的咆哮声愈来愈强。船上的水手注意到另外一些怪异的光线，比极光更加靠近船体。这些光线几乎就要碰到船身了，桅顶和桁端都笼罩上了淡淡的光环。这些幻影跟极光一样无法解释。水手们称为圣埃尔莫之火。通常是蓝白色的光，在极端暴风雨天气中航行的船只经常会碰到这种光。今晚圣埃尔莫之火那苍白的光线居然染上了天空中极光的粉红色彩。

黑夜离去，黎明降临。水手们非常渴望得到超自然力量的安抚。在暴风雨间歇停止的短暂时间里，他们看到了更令人诧异的现象。在海平线上隐约出现了火焰一般的光芒，仿佛一场可怕的大火吞噬了地球。

一般按照极光的形态、亮度和覆盖天空的面积来区分。极光刚出现时通常只是显示浮在地平线上的微弱光辉，也有可能出现明亮的斑状（有时候科学家称为平面状极光），这种类型看起来就像天空中发亮的云朵。接下来出现的则是弧状极光，像发光的篮子提手在天空中延伸。射线状极光的出现则是极光活动增强的迹象，射线状极光通常由弧状极光衍生而成，就像尖条状的栅栏一样向上射出。毫无疑问，当整片天空笼罩在来自天堂的火焰中时，就是极光强度最盛的时候。然后，来自四面八方的光线集中在一点形成冠状极光（这又被称为极光冕）。这就是极光异常活动的特征，通常在极圈外是看不到这种稀有景象的。

极光有着不同的颜色。偏红色和黄绿色跟大气中氧原子的反应有关。通常粉红色来自海拔较高区域的相互作用，海拔较低的地区则容易出现绿色。紫色和蓝紫色有时候被描绘为蓝色，是跟大气中的氮原子的反应有。

在南十字星号帆船上的水手最早看到极光，但他们并不是唯一的目击者，来自智利当地人的议论证实了水手口中的神奇之言。在康塞普西翁（南纬36度46分），比南十字星号帆船上的水手更接近赤道约1600千米，极光在凌晨突然爆发。有人说看起来就像一团火云，也有人说像很大一团“鬼火”，从东向西飘着。

当南极光往北蔓延到位于南纬23.5度的南回归线时，北极光则向南蔓延。在美国马萨诸塞州的纽伯里波特上空，红绿交替的光带形成了一个笼罩的圆顶。很多地方的人说极光的亮度强到可以像是在白天一样读书看报。

在百慕大地区，睡梦中的居民被强烈的极光照醒而睁开了眼睛。在佐治亚州的萨凡纳，当地居民看到漫天乱飞的极光，强烈的粉红色、金色和紫色的光芒从东西两侧升起到离地面约45度的地方，然后就“溶解”了。到凌晨两点，极光终于会合在一起，形成笼罩天空的完整弧形，过了一小时，又集合成冕状，向四面八方射出明亮的火炬。

北极光向南行进，在佛罗里达州的基韦斯特和古巴的哈瓦那都可以看到；继续向南，出现在北纬23.5度的北回归线，照亮了富饶的土地，然后扫过巴哈马的伊纳瓜群岛。

一位住在古巴圣地亚哥的西班牙裔技工告诉大家，当地人误以为世界末日来了。在牙买加的金斯敦，大多数人也认为地球即将毁灭，他们认为红色的天空表示古巴已被烈火吞噬。虽然也有人认为这些光芒就是极光，但大多数人并不相信，因为极光从未出现在纬度这么低的地方。

极光也出现在大洋洲和太平洋。由于时区的关系，当梦幻般的光线出现时，是当地时间9月2日的傍晚。太阳下山后，在大洋洲南部的卡潘达，鲜亮的粉红色光芒照亮了南方的天空。同样的景色一直持续到晚上9点，月亮出来后，极光的强度增加了，比原来的月光更强，感觉就像黎明提早来临，暖色系的天空转成蓝色系。

在欧洲，几乎所有的城市都能看到前所未有的极光舞秀。这一天晚上，极光打破了纬度最低的纪录。圣萨尔瓦多的《国家公报》报道，在北纬13度18分的拉乌尼翁也出现了极光。大家知道北纬 13 度什么概念吗，海南岛是北纬 20 度左右，13度相当于泰国曼谷的纬度了。

听到这里，我估计有些人会想知道当时中国有没有记录呢？按理说，中国这样一个特别注重天文观测的国家，不应当对这么重要的天文事件没有记录。可是，令人没想到的是，一直要到 2018 年 2 月，才由来自日本京都大学文学研究科的早川尚志等学者在中国史籍中的发现，填补了1859 年这次天文大事件在东半球记录的空白[1]。早川尚志等学者在河北省栾城的地方志《栾城县志》中，发现了这样的记载：“清官咸丰九年……，秋八月癸卯夜，赤气起于西北，亘于东北，平明始灭。”

“赤气”就是中国古代对极光的称呼。综合《栾城县志》中的这条记录和日本古籍中的记录，早川尚志等研究者发现极光的可见范围在东半球延伸到了 23 度左右，与欧美等西半球的记录相符。

显然，1859 年 9 月 2 日，地球或者宇宙中一定是发现了一些不同寻常的大事。包括卡林顿在内的众多天文学家们目睹了这次震撼人心的天文奇观，自然是迫不及待地想弄清楚到底发生了什么？卡林顿更是急切地想知道，这次极光是否与自己在几个小时之前在太阳上看到的那道转瞬即逝，但规模惊人的闪光有关呢？

1859 年，是人类对太阳认识的转折年，正是从这一年开始，有一些思考敏锐的天文学家开始意识到，给地球带来勃勃生机的太阳或许还有极为残忍的另一面。

科学有故事，咱们下期接着讲。

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[1] http://www.sohu.com/a/223151133_726570