太阳黑子是什么原因造成的,太阳黑子爆发对身体有什么影响

首页 > 教育 > 作者:YD1662024-05-12 04:12:22

从地球上看,太阳黑子会随着太阳表面的活动而移动(我们之前讨论过,太阳表面并不是整体同步地移动)。太阳自转的时间大大长于地球自转,但由于太阳的体积约比地球大100倍,太阳黑子移动的速度看起来会是地球自转速度的4倍。

太阳黑子的平均大小约和地球一样大,但也会出现非常,非常大的太阳黑子。科学家通常以太阳黑子占太阳可视面(即太阳表面积的一半)的比例来衡量它们的大小。上世纪记录到的最大的太阳黑子出现于1947年。覆盖了61.32亿分之一的太阳可视面积—大约是地球表面积的18倍。[来源:欧洲航天局]

下一部分中,我们将分析太阳黑子的周期和它们发生的原因

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太阳黑子周期

在伦敦格林威治的英国皇家天文台保存有自1874年以来太阳黑子出现的大小和位置的详细记录。数据显示,太阳黑子并不随机地出现在太阳表面,它们的分布集中于太阳赤道两侧的两个纬度带中。同时,太阳黑子在纬度带中出现的频率、位置和强度也会随着时间改变。大约每11年,太阳黑子出现的数量会从接近0增加到100以上,然后再次下降到接近0并开始一个新的周期。太阳黑子这样的活动规律被成为太阳黑子周期。自1700年以来,太阳黑子周期的长度在9到14年之间变化。在一个周期初始,太阳黑子形成于太阳的中纬度地区,但随着周期的推进,太阳黑子会在更接近于赤道的位置出现。

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根据天文学家莫苏米·迪克帕蒂和他的同事最近建立的模型,太阳黑子周期的发生是由于太阳内部存在某种对高温、电离的气体,即等离子体的搬运机制造成的。这种搬运机制将等离子体在太阳赤道和两极之间以若干年为周期往复搬运。当太阳黑子周期早期的黑子强度减弱时,它们会在下方移动的等离子流中留下它们的磁性特征,这些磁性特征会被等离子流携带到太阳两极,而后进入太阳内部。太阳内部的磁场会受到这些磁性特征的干扰,同时这些磁性特征在被等离子流再次带到太阳赤道表面之前会被加强。之后,这些等离子流会制造出新的,强度更大的太阳黑子。

太阳黑子周期在时间上并不对称,在周期开始,太阳黑子的活动会快速增强,之后较平稳地减弱。太阳黑子周期中黑子活动最强的时期被称为太阳活动极大期(或极大期)。同时,太阳活动最微弱,几乎观察不到太阳黑子的时期被称为太阳活动极小期。极小期通常会持续数年,但有时也会持续更长的时期。例如在1650到1710的60年期间都几乎没有太阳黑子的活动,这一时期被以观察到它的天文学家的名字命名为蒙德极小期

(虽然天文学家对其他一些恒星会偶然进入这样长的休眠期已经建立了理论模型,但太阳的蒙德极小期的出现原因仍是个迷。)蒙德对太阳活动强度与时间的关系绘制了图表,在图表上,太阳活动的强度的曲线看起来像蝴蝶的轮廓,太阳黑子的周期曲线看起来像蝴蝶的翅膀。科学家仍在致力于预测太阳黑子活动的方法,使我们能够更好地应对它们可能对地球上的电网和通信系统造成的影响。

下一部分,我们将会讨论太阳黑子对地球的影响。

太阳黑子对地球的影响

太阳黑子的活动关联着其它的太阳现象如耀斑日冕物质抛射(CME)。太阳耀斑是太阳突然释放出的能量,而CME则会向空间中抛射炽热的等离子。发生CME的具体原因尚不清楚,但太阳黑子的群组越大,这类太阳气象的强度通常也会越大。耀斑和CME会射出大量的能量以及带电粒子并高速地冲击地球大气,这将造成磁暴并干扰无线电和无线电话通信,同时也可能瘫痪及破坏电力电网。例如1989年的太阳活动极大期间,太阳释放的能量造成的电路浪涌破坏了魁北克水电系统的部分变压器,造成加拿大和美国东北超过6百万人断电9小时以上。有时,太阳活动也会帮助增强无线电传输,因为它的辐射使得大气层能更好地向地面反射更高频率的无线电。

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由太阳活动带来的辐射理论上对太空行走的航天员和在高空飞行的机组和乘客的健康是有威害的,但目前为止还没有证据证明任何人由于暴露在这类辐射中致病。

太阳气象对地球气候的影响是否有联系尚不明确,有太多的因素在同时影响着地球的气候—从火山爆发到人类排放的温室气体。在17到18世纪之间的蒙德极小期,太阳黑子几乎没有活动过,欧洲和北美也遭遇了低温和极端寒冬。然而,虽然科学家们认为这期间太阳紫外线辐射的减弱可能造成了地球气候的变化,他们还无法完全确定这两个现象是否有关联。

UFO和超自然现象追随者也报告过太阳黑子活动与未知现象的联系,但这些报告可能更加受到他们对超自然现象信仰的影响。

接下来,我们将探究天文学家是如何研究太阳黑子并对其建立理论学说的。

如何观测太阳黑子

《天空和望远镜》杂志上刊登的一篇文章详细地描述了如何安全地在你家后院中观测太阳黑子。如果你有一架天文望远镜,你可以在上面安装一个专用的太阳滤镜用来保护你的眼睛和望远镜以免被阳光损伤。你也可以将太阳的影像投影在安装在三脚架上的望远镜或双筒望远镜的目镜后约1到2英尺的白纸或卡片上。为保护你的器材,你可以在望远镜前组前遮盖一张剪开有一个圆孔的纸片,这将将光圈减小到2到3英寸。之后,对准太阳,这个过程可以不必用眼直接观察太阳,移动望远镜直到它在地面上的影子最小,同时一束亮光从目镜中照射到后面放置的纸片上,这样你的望远镜便对准了太阳[来源:MacRobert]

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