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太陽峰年話太陽活動 目前有關(guān)太陽活動的報(bào)道不斷見諸報(bào)端，一些關(guān)于「太陽黑子大爆炸」、「太陽風(fēng)暴」等等的報(bào)道引起了人們的關(guān)注，甚至引起了一些人的恐慌，那么，「太陽風(fēng)暴」到底是怎么回事？它對地球上人類的正常生產(chǎn)和生活會有什么影響？ 太陽和太陽活動 太陽是一直徑約為139萬公里的氣質(zhì)高溫球體，直徑約為地球直徑的109倍，其結(jié)構(gòu)特徵和地球類似，可分若干層次。根據(jù)目前人們對太陽的認(rèn)識，太陽的中心部份是一個(gè)處于劇烈核反應(yīng)，溫度高達(dá)1500萬度的核心區(qū)域，這是維持太陽向宇宙空間發(fā)射強(qiáng)大能量的源泉。這一高溫區(qū)域之外是太陽的輻射區(qū)和對流層，再向外就是我們從地球上可以直接觀測到的太陽大氣層了。通常認(rèn)為，太陽大氣層包括光球、色球和日冕三層，光球?qū)邮且粋�(gè)溫度約為6000度的氣層，它的厚度約為500公里，這一層次通常也被稱為太陽表面，我們在地球上接收到的太陽輻射能基本上來自這個(gè)光球?qū)�。光球之外是色球和日冕，它們幾乎都是透明的氣體層，是真正的太陽大氣層。色球的厚度約為12000－14000公里，在色球?qū)又袦囟入S高度的增加而增加，在其層頂溫度可達(dá)幾萬度。色球?qū)邮翘柎髿庵凶钪匾膶哟�，是一充滿磁場的等離子體層，由于磁場的不穩(wěn)定性，在這一層內(nèi)時(shí)常產(chǎn)生劇烈的耀斑爆發(fā)，同時(shí)還發(fā)射大量的紫外輻射、X射線和高能粒子流。人們關(guān)心的太陽活動以及對日地空間的影響主要取決于這一層次的特徵。光球再向外便是日冕，這是太陽大氣的最外層次，其厚度可達(dá)數(shù)百萬公里，這層太陽大氣的溫度約為100萬度，我們提到的「太陽風(fēng)暴」就發(fā)生在這一層次內(nèi)。 科學(xué)家們的長期研究發(fā)現(xiàn)，就總體而言，太陽是一個(gè)相對寧靜的熾熱氣體球，但太陽大氣始終處于不斷的活動狀態(tài)，這就造成了太陽大氣中的一系列復(fù)雜的擾動過程，在局部地區(qū)，這種擾動過程有時(shí)表現(xiàn)得非常強(qiáng)烈，這些擾動現(xiàn)象的總和被稱為太陽活動。目前，人們所了解的太陽活動現(xiàn)象主要包括太陽黑子、光斑、譜斑、日珥、耀斑和日冕狀態(tài)的變化等。 太陽黑子是怎么回事 太陽黑子被認(rèn)為是太陽活動的最典型例子。人們所說的太陽黑子實(shí)際上是發(fā)生在太陽光球?qū)觾?nèi)的渦旋運(yùn)動，其大小可以從直徑數(shù)百公里到數(shù)十萬公里，其溫度一般比光球的其他地區(qū)低1000至2000度，因此看起來呈現(xiàn)為較暗黑的斑塊，這就是被稱為太陽黑子的原因。太陽黑子往往是成群發(fā)生的，因此被稱為太陽黑子群，太陽光球內(nèi)同時(shí)會有很多黑子群存在。黑子群及臨近區(qū)域是太陽活動發(fā)生的地方，稱為太陽活動區(qū)。太陽黑子的壽命可以從一天至數(shù)月不等。光斑和譜斑是在太陽黑子周圍的一些明亮的斑點(diǎn)，其溫度比周圍要高幾百度。一般來講，太陽活動的其他現(xiàn)象基本上都與太陽黑子有關(guān)，因此通常用太陽黑子數(shù)目的多少來作為太陽活動強(qiáng)弱的標(biāo)志，太陽黑子數(shù)少，表示太陽大氣中的擾動過程弱，通常被稱為太陽寧靜期；太陽黑子數(shù)多，表示太陽活動加強(qiáng)，被稱為太陽活動期。太陽黑子數(shù)目最多的年份稱為太陽活動「峰年」，黑子數(shù)目最少的年份則稱為「谷年」�？茖W(xué)家們長期研究發(fā)現(xiàn)，太陽活動有一定的規(guī)律性，最明顯的是具有11年左右的周期，也就是說每隔11年左右便會出現(xiàn)一次太陽活動周期，從1755年太陽活動谷年開始計(jì)算，目前正處于第23個(gè)太陽活動周，而且2000～2001年很可能是這一太陽活動周的峰年，這正是近來無論科學(xué)家們還是普通百姓都特別關(guān)注太陽活動的原因。 太陽風(fēng)暴 當(dāng)太陽處于周期活動期間時(shí)，不僅太陽黑子數(shù)、黑子群數(shù)目會大大增加，而且太陽的其他活動現(xiàn)象如：光斑、譜斑、暗條活動和日冕物質(zhì)拋射等也都會相應(yīng)加強(qiáng)。因此，在太陽活動峰年前后的一段時(shí)間內(nèi)，人們會觀測到一些大太陽事件的發(fā)生，這主要是指太陽大耀斑的發(fā)生。耀斑是指太陽大氣局部區(qū)域的短時(shí)間內(nèi)突然增亮的現(xiàn)象。太陽耀斑是最劇烈的太陽活動，其持續(xù)時(shí)間可以從幾分鐘到幾小時(shí)。太陽耀斑一般發(fā)生在黑子群出現(xiàn)的太陽活動區(qū)內(nèi)，因此其增亮效果更為明顯，耀斑也因此而得名。由于在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的這種局部增亮并伴有巨大能量釋放的現(xiàn)象有點(diǎn)像爆炸現(xiàn)象，因而有時(shí)天文學(xué)家們也會稱太陽耀斑為「太陽爆發(fā)」或「太陽風(fēng)暴」。一次大的太陽事件所釋放出來的能量是可觀的，例如一次中等大小的太陽耀斑所釋放出來的能量約相當(dāng)于地球上十萬到百萬次火山爆發(fā)所釋放能量的總和，可見其威力之大，但對于太陽這個(gè)巨大的能源來講，它也不過只占太陽輻射總能量的千分之一左右。科學(xué)家們已發(fā)現(xiàn)，與太陽耀斑同時(shí)發(fā)生的還有X射線爆發(fā)、高能粒子爆發(fā)和射電輻射爆發(fā)等，可見太陽耀斑不僅是光學(xué)現(xiàn)象，而且是一個(gè)輻射各種電磁波和粒子的三維爆發(fā)過程，這就是人們在各類報(bào)導(dǎo)中見到的太陽風(fēng)暴的真正含意。 太陽風(fēng)暴對地球的影響 大量研究結(jié)果表明，太陽活動不僅會直接或間接地影響到發(fā)生在地球大氣內(nèi)的各種運(yùn)動過程，而且會給人類的空間活動及人們的正常生活帶來不同程度的影響。 太陽風(fēng)暴期間，太陽發(fā)出的X射線和遠(yuǎn)紫外線（指波長為0.1～140納米的電磁波）、射電波（指波長為1毫米～10厘米的電磁波）以及高能粒子流（如質(zhì)子、α粒子、電子等）等離子體云等都會大大加強(qiáng)，從而會引發(fā)相關(guān)的地球物理現(xiàn)象發(fā)生。 太陽風(fēng)暴期間所射出的X射線會比平時(shí)增加1000倍，X射線的增加會大大增加地球大氣中電離層的電子密度，從而使短波無線電通訊受到嚴(yán)重干擾，甚至?xí)䦟?dǎo)致無線電通訊中斷。例如，1989年太陽活動22周峰年期間，一次大的太陽耀斑曾使地球上的短波無線電通訊中斷達(dá)1小時(shí)以上。太陽風(fēng)暴時(shí)產(chǎn)生的高能粒子流會使空間飛行中的一些探測儀器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)受到嚴(yán)重?fù)p害，并會直接威脅到太空飛行人員的生命安全。全球定位衛(wèi)星GPS9783在太陽活動22周峰年期間共發(fā)生了13個(gè)位翻轉(zhuǎn)錯誤。太陽風(fēng)暴時(shí)的高能質(zhì)子會在地球的近地空間造成通量較大的太陽宇宙線事件，被稱為質(zhì)子事件，同時(shí)這些高能質(zhì)子還會使地球兩極上空的上層大氣發(fā)生擾動，導(dǎo)致短波通訊中斷等。太陽風(fēng)暴時(shí)紫外輻射的強(qiáng)烈變化會直接改變地球高層大氣的溫度和密度，從而會使人造衛(wèi)星等空間飛行器的軌道發(fā)生改變，直接威脅其運(yùn)行安全。 太陽風(fēng)暴對地球的另一個(gè)重要影響是會導(dǎo)致磁暴的發(fā)生。太陽耀斑期間噴射出的等離子體云到達(dá)地球附近后與地球磁層作用有時(shí)會引起強(qiáng)烈的磁暴發(fā)生，使地球磁場受到干擾，從而影響衛(wèi)星和地面通訊以及供電網(wǎng)絡(luò)、石油輸送管道的正常工作，例如1989年太陽活動22周峰年期間磁暴曾使加拿大魁北克的一座大型水力發(fā)電廠受到嚴(yán)重沖擊，致使供電系統(tǒng)癱瘓，600多萬人在無電的冬天度過了9個(gè)小時(shí)，電力損失達(dá)2000KW，不僅如此，強(qiáng)磁暴同時(shí)還燒毀了美國新澤西州的一座核電站的巨型變電器。 科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)一些氣象要素的長期變化與太陽活動的11年和22年周期之間有關(guān)等等。中國長江中下游的洪澇災(zāi)害也有22年左右的準(zhǔn)周期。太陽活動對地震活動存在著一定的調(diào)制作用，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，往往在太陽活動峰年后3~4年會出現(xiàn)強(qiáng)地震活動。 當(dāng)然，這些研究結(jié)果都是很初步的，太陽活動對地球低層大氣及地球本身的影響目前仍處在探索階段。 摘自上�！段膮R報(bào)》2001.4.7 |
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