太阳活动与人类生存环境
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太阳活动与人类生存环境画面上大家看到的是高山上壮丽的日出。
我不知道有多少同学曾经到高山或者大海,去看壮丽的日出或者是温馨的日落。
我这里收了一些日出和日落的图片。
大家看到,当桔红色的光焰把天空照亮,另外又浓墨重彩,把大地涂成金色的时候,那么你会感到无限的温暖和欢乐,它给人一种欢乐、辉煌,甚至有几分庄严的感觉,使你体会到一种大自然或者宇宙的这种永恒的美丽。
这就是我们的太阳,它以稳定的光热来孕育着地球上的万物,包括智慧生命,我们人类本身。
但是太阳它如果在地球大气外的话,那么你会看到每平方厘米、每分钟,大概能够接受到太阳的能量是1.97卡,那么会使1.97克的水升高一度的温度,那么这个被称为太阳常数。
大家知道太阳常数在世纪时标内,变化小于百分之一,只有千分之一和二的水平。
这是为什么地球上能够有生命繁衍。
那么人类得以发展的原因,因为太阳确实以自己稳定的光热来孕育了我们的地球、孕育我们太阳系,包括这里智慧的生命。
但是太阳有的时候也会有暴怒的时候,这个时候太阳会以激烈的活动,影响人类的生存环境和空间环境。
所以我今天给大家讲的就是太阳风暴,也就是说太阳活动及其对人类生存环境的影响。
这里看到的是太阳上观测的一个真实情景,但是后面的太阳风暴却是模拟的图景,那么大家可以看到,太阳上局部区域发生剧烈的这种太阳活动现象,或者日冕物质抛射的形式,把大团的带着磁场的等离子体,抛向行星际空间,那么它大概花三天左右的时间来到达地球,撞击地球的磁层,这样在地球的两极,出现高能粒子辐射,那么接着影响了我们整个地球的环境,这种情况就叫做太阳风暴。
大家知道越来越多的人开始感觉到、开始懂得这个道理,就是我们的地球,或者我们人类是生活在太阳这颗普通恒星扩展的大气内。
这边是大家看到的太阳,太阳不停地通过太阳风,把磁化等离子体输入到行星际空间。
这个地方我们看到是地球,那么地球的磁层会响应这种太阳输出的变化,反过来影响人类的生存环境。
这就是我们意义上的太阳风暴,或者太阳活动对人类生存环境的影响。
太阳活动对日地空间环境的影响【摘要】自从人类进入空间时代以来,最重大的成就之一就是使人们认识到除了地球的固体、海洋和大气环境外,还存在一个地球与太阳之间的日地空间环境,与人类的生存、发展息息相关。
在这个日地空间环境中,由于太阳上出现的黑子、耀斑和日冕物质抛射等剧烈活动,常常给地球磁层、电离层和中高层大气、卫星造成各种各样的影响。
在浩瀚宇宙中太阳只是一颗普通的恒星, 但是对于人类来说, 却是最重要的一颗恒星。
太阳的一举一动都和万物生存息息相关。
关键词:太阳活动日地空间一. 太阳活动1.什么是太阳活动太阳活动是太阳表层各种扰动现象的总称.包括太阳黑子、日珥、光斑、日冕、谱斑的出没和耀斑的爆发等现象.主要标志:是太阳黑子和耀斑.耀斑是太阳活动最激烈的显示.对地球的气候(降水) ,电离层 (无线电短波通讯) ,磁场(有“磁暴”现象) 和在高纬度的夜空有极光出现。
2. 太阳活动区太阳活动区指的是太阳表面活跃的地区,如耀斑或黑子区,日寃等多发的区域.一般定义是以黑子为主体的太阳活动现象汇聚的区域。
3. 太阳活动周太阳活动周指的是太阳活动强弱变化的周期,平均约为11年,常以太阳表面黑子数量的周期性变化来划分一般表现为上升期、峰值期和下降期,开始的4年左右为上升期,黑子不断产生,越来越多,活动加剧,并达到极大;黑子数达到极大的一年,称为太阳活动峰年或太阳活动极大年;在随后的7年左右时间里,黑子活动逐渐减弱,黑子也越来越少,黑子数极小的那一年,称为太阳活动谷年或太阳活动极小年。
4. 太阳活动峰年太阳活动峰年指的便是太阳活动的高峰,太阳黑子数量达到极大的一年,称为太阳活动峰年,又称为太阳峰年5. 太阳风暴在太阳大气的最外层———日冕层,其温度可高达100 万摄氏度。
在这样高的温度下, 其中的质子和电子会由于日冕膨胀而向外运动, 从而产生高能带电粒子流, 运动速度每秒可高达900 千米以上。
这样高速的带电粒子流, 会有一部分冲脱太阳的引力, 像阵阵狂风不断“吹”向行星际空间, 而被称为“太阳风”。
太阳活动对地球电网以及地球空间卫星的的影响摘要:众所周知,太阳的变化与我们的地球以及地球的空间环境都有密切的联系。
而空间天气复杂多变的源头也同样来自于太阳,为太阳的剧烈活动所驱动。
本文主要论述太阳的一些常见活动以及太阳活动而导致的空间天气效应对地球电网和对空间卫星系统的影响。
关键词:太阳活动、空间天气效应、电网、空间卫星系统引言太阳活动是指太阳大气中局部区域各种不同活动现象的总称。
包括太阳黑子,光斑,谱斑,太阳风,耀斑,日珥等。
而太阳活动区则是以黑子为主体的太阳活动现象汇聚的区域。
太阳活动对于地震、火山爆发、旱灾、水灾、人类心脏和神经系统的疾病,甚至交通事故都有关系。
空间天气是基于太阳活动的在太阳表面、行星际空间、磁层、电离层和热层中,某一时刻或短时段内的环境条件。
通常以表征空间环境状态的太阳电磁辐射、太阳风、磁层磁场、地球辐射带、电离层电子密度、太阳耀斑、磁暴、磁层亚暴、电离层暴、电离层突然骚扰等空间天气现象来描述。
它们的状态可能影响空间和地面的技术系统性能与可靠性, 危及人类的生命和健康,恶劣的空间天气可引起电网的崩溃及卫星运行、通信的障碍, 造成多方面的经济损失。
地球表面是人类赖以生存和发展的场所。
作为太阳系中的地球,在它的整个历史上始终受到太阳光和热的作用,它们与地球内部动力所引起的各种现象之间相互作用,驱动着地球表层的演化。
当地球的大气圈河水圈形成以后,以太阳能为动力的太阳这台发动机驱动着大气和大洋环流,形成风、云、雨、雪。
河流出现了,开始流入大洋,山脉受到剥蚀。
这一切都在塑造和改变着地表的环境,影响着地球的生物圈,使地球的气候、生物以及地球化学循环趋于多样化。
地球空间环境是指地球大气层以外存在的中性气体、电离层气体、等离子体和各种能量的带电粒子;引力场、磁场和电场;Y射线、X射线、紫外线、可见光至无线电波等电磁辐射;宇宙尘、微流星及人为造成的空间碎片和垃圾等等。
地球空间环境具有十分复杂的空间结构和随时间变化特征,并与太阳活动密切相关。
高中地理太阳活动对地球的影响目录一、内容概括 (2)二、太阳活动概述 (2)1. 太阳活动的定义和类型 (3)2. 太阳活动的周期与规律 (4)三、太阳活动对地球的影响 (5)1. 太阳活动对地球磁场的影响 (7)(1)太阳风与地球磁场的相互作用 (8)(2)磁场变化引起的电磁现象 (9)2. 太阳活动对地球气候的影响 (10)(1)太阳辐射变化与气候变化的关系 (11)(2)太阳活动引起的气候异常现象 (12)3. 太阳活动对地球电离层的影响 (13)(1)电离层的作用及构成 (14)(2)太阳活动对电离层的影响机制 (15)四、具体案例分析 (16)1. 太阳黑子对气候的影响分析 (18)2. 日冕物质抛射对地球磁场的影响分析 (19)3. 耀斑对无线电通信的影响分析 (20)五、太阳活动与人类活动的关系 (21)1. 人类如何利用太阳活动信息 (22)2. 太阳活动对人类生活的影响实例分析 (23)六、结论与展望 (24)1. 总结太阳活动对地球的影响及其重要性 (25)2. 展望未来研究方向和应用前景 (26)一、内容概括本文档深入探讨了高中地理课程中关于太阳活动及其对地球影响的知识点。
简要介绍了太阳活动的基本概念和周期,包括太阳黑子、耀斑等现象,以及太阳辐射的分布和变化规律。
详细分析了太阳活动与地球磁场之间的相互作用,如地磁暴、极光等现象的产生机制和影响。
还讨论了太阳活动对地球气候、生态系统以及人类活动的潜在影响,例如气候变化、生物多样性变化等。
通过本课程的学习,学生将能够全面理解太阳活动对地球环境的深远影响,并学会运用相关知识进行实际问题的分析和解决。
二、太阳活动概述太阳活动是指太阳表面发生的一系列自然现象,主要包括太阳黑子、耀斑、日珥和太阳风等。
这些现象对地球产生广泛的影响,其中最为显著的是太阳风。
太阳风是由太阳大气层中的高温等离子体流出的高速带电粒子流,它们在地球磁场的作用下,沿着磁力线向两极运动,与地球大气相互碰撞,产生极光现象。
太阳活动对地球的影响及其应对措施自从人类利用电子设备进行了生产生活以来,赖以生存的电磁波就成为了我们生活的重要组成部分。
然而,太阳活动的不稳定也可能会对地球电磁环境产生影响,这给我们的电子设备和通信带来了风险。
本文将讨论太阳活动对地球的影响,以及应对措施。
太阳是我们的星系中最重要的恒星,它不仅为地球提供了光和热,也对地球的电磁环境产生了影响。
因为太阳表面上的活动是周期性的,科学家们对它们的规律进行了预测,并给出了一系列的太阳活动周期,其中最重要的是11年太阳活动周期。
太阳活动周期的起点可以通过观察太阳表面上的黑子的数量来确定。
每个太阳活动周期都由一个高峰期和低期组成,高峰期是指太阳活动最为频繁的时期,低期则是指太阳活动最为稳定的时期。
太阳活动的一个重要特征是太阳耀斑,它是一种突然发生并释放出大量能量的现象。
太阳耀斑会释放出大量的带电粒子,其中大部分会被太阳风吹向地球。
带电粒子的流失进入地球上层大气,这里的气体比较稀薄,因此带电粒子相对于这里的化学元素比较容易与之发生反应。
这种反应会释放出大量的能量,在这些能量的作用下,空气分子会释放出氢弧、氧辐射等等。
这些释放出的气体会产生一系列电磁现象,这些电磁现象可能对我们的电子设备以及我们的通讯设备带来损失。
太阳活动的高峰期对于人类社会的影响很大,因此,科学家们一直在寻找与预防太阳活动的高峰期相关的针对性措施。
这个问题的解决方法并不容易,因为太阳活动每一次都是新的,我们需要掌握的是太阳活动的规律和周期。
另一方面,我们需要掌握的是如何在太阳活动高峰期预测出潜在的风险,以及如何通过技术手段防御这些风险。
我们知道,太阳活动对地球电磁环境的影响是我们无法忽视的,但是我们可以通过现代技术手段来增强地球电磁环境的抵御力。
一些科技工作者建议有几种针对性的方法,比如说,保证电子设备的稳定性,以及对电子设备进行加固和封装等等。
需要指出的是,对于太阳活动的影响,科学家们应该开展协作,互相通报相关信息,以便在潜在的风险出现时能够及时防范,减少人类社会的损失。
太阳活动和对地球的影响
太阳是我们生命的源泉,其能量和辐射直接影响地球上的一切生物和环境。
太阳活动的周期性变化对地球气候、生物、通讯、电力等各个方面都有着重要的影响。
太阳活动是指太阳表面的磁场、光球、色球、日冕等的活动变化,周期约为11年。
太阳活动周期内的最大和最小值与其他的天体周期间隔相等,这就是太阳活动周期的基本特征。
太阳黑子是太阳活动最明显的现象,黑子数量是太阳活动水平的指标。
黑子多的时候,太阳风强度、辐射强度都比较高,对地球上电离层的影响也会比较显著;黑子少的时候,太阳风强度和辐射强度都比较低,对地球的影响也会减少。
太阳活动对地球气候的影响比较显著。
太阳黑子的数量与地球气候变化具有一定的相关性。
例如,小冰期时期太阳黑子少,全球气温下降,而近代太阳黑子数增加,全球气温上升。
太阳活动对地球上的生物也有着直接或间接的影响。
太阳风和辐射对地球上的人类和动植物的健康产生着影响。
辐射对人的身
体健康有潜在的威胁,而它对植物的影响则会影响农作物的生长和产量。
另外太阳活动对通讯和电力也有影响。
太阳风和辐射会导致电离层的变化,从而影响电信和卫星通讯。
太阳黑子的变化也可能引起电力系统的异常,例如跨越大面积的电磁场干扰,导致设备失灵等。
在电力系统方面,太阳黑子活动带来的影响更加明显。
过去在美国发生过一次太阳暴风引起的大停电,让全美国700万人受到影响。
总之,太阳活动虽然离我们遥远很远,但其对我们生活的影响却是深远的。
对于当今的科学家和研究人员,探索和理解太阳活动和其对地球的影响,为保障地球上的生命和环境生存,提供了重要的科学支撑。
1.引言太阳是我们的生命之源,它的光和热为地球上的一切生物提供了必要的能量。
人类作为地球上最发达的物种之一,与太阳有着微妙而紧密的联系。
本文将探讨太阳与人类生命之间的微妙联系,并阐述其重要性。
2.太阳的能量供应太阳通过核聚变反应产生巨大的能量,并将这些能量以光和热的形式传递到地球上。
通过光合作用,植物能够利用太阳光的能量将二氧化碳和水转化为氧气和有机物质,从而维持了地球上所有生物的生存。
人类依赖于植物作为食物来源,进而获得太阳能的能量。
此外,太阳的热能也被利用于发电、供暖和烹饪等方面,为人类提供了便利和舒适。
3.太阳对人类健康的影响太阳光中的紫外线是人体合成维生素D的主要来源。
维生素D对于骨骼的健康和免疫系统的正常功能至关重要。
此外,太阳光的照射还能改善人类的心情,促进生物钟的调节,帮助入睡和保持良好的睡眠质量。
然而,过度暴露于紫外线下会增加皮肤癌和其他皮肤疾病的风险,人们需要适度地获得太阳光的照射,注意防晒措施。
4.太阳的影响力与气候变化太阳活动的周期性变化对地球的气候产生了重要影响。
太阳黑子活动的周期大约为11年,这会导致太阳辐射的变化。
太阳黑子活动高峰期会使地球上的温度升高,而活动低谷期则会导致温度下降。
这种周期性变化与人类活动引起的气候变化相互作用,对全球气候格局产生了复杂的影响。
5.太阳能的利用与可持续发展太阳能是一种可再生的能源形式,对于实现可持续发展具有重要意义。
通过太阳能电池板将太阳光转化为电能,可以为无电地区提供电力,同时减少对化石燃料的依赖。
太阳能的利用还可以减少温室气体的排放,降低对环境的污染。
人类需要进一步研究和开发太阳能技术,以实现清洁能源的广泛应用。
6.太阳与人类文化的联系太阳在人类的文化中扮演着重要的角色。
无论是古代的太阳神崇拜还是现代的节日庆典,太阳都象征着光明、希望和生命的力量。
许多文化中都存在与太阳相关的传说和神话,太阳图案也被广泛运用在建筑、艺术和设计中。
太阳的存在和变化也给人类带来了时间的概念和测量方式,促进了科学和文明的发展。
太阳活动对日地空间环境的影响太阳活动是太阳大气中局部区域各种不同活动现象的总称。
包括太阳黑子,光斑,谱斑,太阳风,耀斑,日珥等。
而太阳活动区则是以黑子为主体的太阳活动现象汇聚的区域。
太阳活动对于地震、火山爆发、旱灾、水灾、人类心脏和神经系统的疾病,甚至交通事故都有关系。
地球表面是人类赖以生存和进展的场所。
作为太阳系中的地球,在它的整个历史上始终受到太阳光和热的作用,它们与地球内部动力所引起的各种现象之间相互作用,驱动着地球表层的演化。
当地球的大气圈河水圈形成以后,以太阳能为动力的太阳这台发动机驱动着大气和大洋环流,形成风、云、雨、雪。
河流消失了,开头流入大洋,山脉受到剥蚀。
这一切都在塑造和转变着地表的环境,影响着地球的生物圈,使地球的气候、生物以及地球化学循环趋于多样化。
“日地空间是人类继陆地、海洋和大气层之后新开拓的第四领域,是各类航天器和高科技军事装备的活动区域,也是人类对资源开发采用的新领域。
地球空间环境是指地球大气层以外存在的中性气体、电离层气体、等离子体和各种能量的带电粒子;引力场、磁场和电场;Y射线、X射线、紫外线、可见光至无线电波等电磁辐射;宇宙尘、微流星及人为造成的空间碎片和垃圾等等。
地球空间环境具有特别简单的空间结构和随时间变化特征,并与太阳活动亲密相关。
”——《日地空间环境探测》当太阳的活动增加时,太阳巨大的能量突然释放,同时抛射出不同能量的粒子,使各种波长的电磁辐射快速增加,并引起磁暴、极光,骚扰大气电离层,使近地空间状态发生扰动变化。
当大耀斑爆发时,地球轨道四周粒子流的密度超过平常的10倍以上,对人造卫星、宇宙飞船及其中的仪器设施造成损伤,并严峻威逼宇航员的健康和平安。
增加的X射线会破坏电离层正常状态,导致信号衰减甚至中断。
大量带电粒子到达地球前引起磁暴和电离层暴, 严峻影响无线电通信、地面与人造卫星或飞船间的空间通信、航空及航海通信。
在高纬度地区,磁暴会产生感应电流,严峻干扰高压供电系统,以致造成重大事故。
太阳活动对地球气候和天气的影响自从人类创设了第一个天文仪器以来,就开始了对太阳活动与地球气候和天气之间干系的探究和探究。
太阳是地球的母星,其活动对地球气候和天气产生了深遥的影响。
本文将就展开详尽的探讨。
起首,要了解,我们需要先了解太阳活动的一些基本观点。
太阳活动主要表现为太阳黑子和日冕物质抛射。
太阳黑子是太阳表面上一种暗而稍低温的区域,通常与高能量相对应。
太阳黑子活动周期约为11年左右,这是人们迄今为止所观测到的最显著的太阳活动周期。
而日冕物质抛射则是太阳活动中最为激烈的表现之一,它是太阳大气层的一种巨大气体喷射,随着太阳的不息活动会释放出大量的带电粒子和辐射,这些粒子与辐射在到达地球上层大气时,会与大气中的分子和原子发生互相作用,从而影响地球的气象过程。
主要表此刻太阳辐射和带电粒子的直接影响、太阳辐射变化对地球大气层的加热效应以及“太阳—地球关联性”机制等方面。
起首,太阳活动会直接影响到地球的气候和天气。
太阳黑子活动周期与地球气候变化之间存在着较为明显的关联性。
一般而言,太阳活动旺盛时,太阳黑子数量较多,太阳辐射强度增加,这会引起地球上部分区域气温的提高。
相反,太阳活动低谷时,太阳黑子数量较少,太阳辐射减弱,地球上部分区域则会出现气温下降的状况。
这种直接的太阳活动对地球气候的影响是经过长期观察和数据分析得出的结论,在科学界得到了广泛的认可。
其次,太阳辐射的变化还会间接对地球大气层的加热产生影响。
太阳辐射是地球上大气层加热的主要来源之一。
当太阳辐射强度变化时,其对地球大气层的加热效应也会发生变化。
这种变化进一步会引起大气环流的变化,从而影响到地球的气候和天气变化。
详尽而言,太阳辐射增加会使纬度间的温度差异减小,而这一温度差异是大气环流形成的主要动力,因此太阳辐射变化的结果会间接影响到地球的气候格局。
最后,太阳活动与地球气候和天气之间还存在一种被称为“太阳—地球关联性”的机制。
这种关联性是指太阳活动与地球的气候和天气变化在时间上存在着一定的对应干系。
太阳活动与人类生存环境画面上大家看到的是高山上壮丽的日出。
我不知道有多少同学曾经到高山或者大海,去看壮丽的日出或者是温馨的日落。
我这里收了一些日出和日落的图片。
大家看到,当桔红色的光焰把天空照亮,另外又浓墨重彩,把大地涂成金色的时候,那么你会感到无限的温暖和欢乐,它给人一种欢乐、辉煌,甚至有几分庄严的感觉,使你体会到一种大自然或者宇宙的这种永恒的美丽。
这就是我们的太阳,它以稳定的光热来孕育着地球上的万物,包括智慧生命,我们人类本身。
但是太阳它如果在地球大气外的话,那么你会看到每平方厘米、每分钟,大概能够接受到太阳的能量是1.97卡,那么会使1.97克的水升高一度的温度,那么这个被称为太阳常数。
大家知道太阳常数在世纪时标内,变化小于百分之一,只有千分之一和二的水平。
这是为什么地球上能够有生命繁衍。
那么人类得以发展的原因,因为太阳确实以自己稳定的光热来孕育了我们的地球、孕育我们太阳系,包括这里智慧的生命。
但是太阳有的时候也会有暴怒的时候,这个时候太阳会以激烈的活动,影响人类的生存环境和空间环境。
所以我今天给大家讲的就是太阳风暴,也就是说太阳活动及其对人类生存环境的影响。
这里看到的是太阳上观测的一个真实情景,但是后面的太阳风暴却是模拟的图景,那么大家可以看到,太阳上局部区域发生剧烈的这种太阳活动现象,或者日冕物质抛射的形式,把大团的带着磁场的等离子体,抛向行星际空间,那么它大概花三天左右的时间来到达地球,撞击地球的磁层,这样在地球的两极,出现高能粒子辐射,那么接着影响了我们整个地球的环境,这种情况就叫做太阳风暴。
大家知道越来越多的人开始感觉到、开始懂得这个道理,就是我们的地球,或者我们人类是生活在太阳这颗普通恒星扩展的大气内。
这边是大家看到的太阳,太阳不停地通过太阳风,把磁化等离子体输入到行星际空间。
这个地方我们看到是地球,那么地球的磁层会响应这种太阳输出的变化,反过来影响人类的生存环境。
这就是我们意义上的太阳风暴,或者太阳活动对人类生存环境的影响。
我今天要讲的大致包括太阳和太阳活动、太阳活动周、太阳和人类的生存环境、太阳研究中的科学机遇,还有中国的太阳研究。
太阳是一个普通的恒星,大家知道,在星际介质当中,太阳风通过它磁化等离子体,这种强劲的太阳风在行星际空间刻出一个巨大的空腔,这个空腔就叫做日球。
太阳在日球中,它是整个日球的主宰,日球的边界是太阳风的能量和恒星风的能量,密度的等密度面。
所以在这个边界上,太阳风和恒星风它们的密度相当,谁也影响不了谁。
那么在日球内,这个巨大的空腔是太阳的影响范围,太阳通过几种方式来影响行星际空间,影响所有的行星系统,包括我们地球。
它通过高能粒子,太阳不停地向行星际空间辐射高能粒子,又通过磁化的太阳风,把磁化的等离子体和磁场抛向行星际空间,还通过各种波长的电磁辐射,这个电磁辐射包括极短波,从γ射线、X射线、远紫外、紫外到可见光、红外、射电一直到几十公里的波长,来影响我们的环境。
实际上在日球里有太阳系,有我们九大行星,有很多的天体。
地球有自己的磁层,有自己的大气,另外还有自己的生物圈。
那么太阳的结构,大家看到中间是日核,然后它通过热核反应核聚变,来产生无穷无尽的能量,通过辐射的方式,在辐射层里传播。
中间这一部分是辐射层,日核内部的温度是一千五百万度,辐射层的温度大概百万度左右。
由于太阳非常厚重,有非常多的物质在里边,所以辐射不可能从太阳内部一直传到太阳外边,大概花到成千万年的时间,太阳的辐射才能传到太阳的表面、太阳的底部。
那么底部是对流层,这是对流层底,对流层外边是对流层,对流层里等离子通过复杂的运动产生的磁场。
所以我们表面上看到太阳黑子、暗条还有这暗条爆发,还有光斑、耀斑,给我们看到了非常漂亮的日珥,看到了扩展的日冕在日全食,大家看到银白色的日冕非常美丽。
这是我们的太阳,左边看到的是太阳内部的温度分布,右边看到的是太阳自转的分布,随着深度的分布。
(20世纪)90年代之后,在太阳物理研究中,发现一个很重要的现象,就是说在太阳内部的自转轮廓,基本上是像一个刚性自转一样。
大家学过力学和理论力学,差不多像刚体一样在自转。
但是在太阳的外层,对流层,它维持了从表面所观测到的较差自转,也就是说在太阳不同的纬度,自转的速率是不一样的。
在太阳赤道附近,太阳每27天转一圈,可是在极区呢?大概要31天转一圈,这种情况叫做较差自转。
在对流层和辐射层的边界,有一个非常窄、非常薄的层次,这个层次在1992年才被发现,被称为一个英文的名字叫Tachoeline这样一个层次。
这个层次很可能是太阳发电机活动的地方,也就是说太阳磁场产生的地方。
这里这个简单的模拟,使你看到了这中间是辐射层,上边是对流层,它们的边界是对流层底,被称为一个边界层,或Tachoeline层次。
那么太阳的发电机效应,可以初步的用这样一张图来反映出来。
大家看到开始的时候,太阳的磁场是从南极到北极,基本是静向的磁场,由于较差自转,把磁力线扭缠起来,这样最后大家可以看到,这个磁力线扭缠之后,在南北两带出现了活动带,大家看到这样一个结构,相当于一个磁环伸出来,那么它的一端可能是磁场的正极,一端是磁场的负极,也就是磁力线从一端伸出来,流进到另一端。
所以按照这样一个理论,大家应该看到,在太阳上要出现两个活动带,一个在北半球,一个在南半球,一会儿我们看看观测是不是这样。
太阳黑子就是环向磁场,在浮到太阳表面之后,变成太阳黑子。
那么我们看到每11年,太阳黑子从极小到极大,就是数目从最少到最多,有个11年的周期,我们现在看到的太阳,是在太阳不同的三个层次。
现在看到的是日冕,日冕的结构不像我们看到的明亮的太阳,这个时候我们看到太阳光球,也就是说太阳明亮的圆面,在日出和日落的时候,如果是天上灰尘比较多,或者是光不是太刺眼的时候,你可以通过滤光片,看到太阳经常是这个情形,那么有时候比较大的黑子,你可以肉眼可见。
然后我们看到有一个层次,是太阳的色球,这色球上有一些暗的线状的结构,被称为暗条,有些亮的结构被称为谱斑,有时候突然增亮,被称为太阳耀斑,最后我们看到的是几百万度的太阳日冕。
所以太阳你从表面看,它只有五、六千度的温度,到色球是八千度到两万度的温度,到日冕是成百万度的温度。
那么大家就会感到很奇怪,为什么太阳越往上,我们经常讲高处不胜寒,越往高地球大气应该越冷,可太阳越往上温度越高,到日冕的时候,它居然到了百万度的日冕。
所以这些都是太阳物理当中,还没有完全解决的困难问题,那么有几类主要的太阳活动呢?我今天想向大家主要讲的,是这样几类主要的太阳活动,有太阳风,这是太阳宁静时的高能粒子流,是来自太阳风。
有太阳耀斑,太阳局部地区突然的能量释放过程,那么它带来了电磁和粒子辐射,影响了地球的环境。
有暗条消失和爆发现象,它带来高能粒子,因为它带来了物质抛射现象,带来高能粒子给我们地球环境,还有日冕物质抛射,那么这是最壮观、尺度最大的太阳活动现象,它对地球环境的影响是最大的。
还有冕洞和高度太阳风源,也有日球的磁场,导致地球磁层顶的行星际磁场扰动,那么后两部分我将不主要的讲,我讲的主要部分是前四个方面。
大家看到这是在空间观测到的太阳紫外观测的情形,这上面所看到的是太阳的磁场,大家看到基本上是以浅色的,或者明亮的磁通量块为主,那么它表示这个极区的磁场是正极的、为主的。
那么下边我们看到是一个暗黑的地方被称为冕洞,极区冕洞,这个地方太阳风会源源不断地从太阳吹过来,这是我们看到从304埃,一埃等于十的负八次方厘米,是一个原子物理当中的一个单位所观测的太阳。
这是我们看到的太阳风流出来的情形,对这部分我们不再详细的讲,因为太阳风基本代表了静时的一种太阳活动,基本是太阳宁静时候的太阳活动。
那么耀斑现象,我们重点给大家讲一下。
这边我们看到的是,传统的用轻的巴尔末线所观测到的太阳耀斑爆发的情形。
这是一个X2.1级耀斑,就是比较大的一个耀斑。
这是我们用紫外看到的耀斑的情形,大家注意到,当这个耀斑爆发的时候,太阳很大部分面积会短时间瞬息地变暗又变亮,这种情况叫做紫外的波动,或者叫做太阳的暗化过程。
那么耀斑呢?它会引起很漂亮的太阳波动现象,大家看到是同一个耀斑,只不过是日本的飞弹天文台观测到的斑耀情况。
大家看看这个耀斑爆发的时候,会有波动传过来。
所以这样一个波动是俄罗斯的天文学家和美国天文学家共同发现的,被称为莫灵顿波。
波动会从耀斑区域传播到太阳表面,波动的速度大概每秒一千到两千公里的范围。
我现在给大家看到的是第23太阳活动周,也就是说这次太阳活动周,是最壮观、最剧烈的一次太阳斑耀爆发情形。
大家看到这是紫外观测到的太阳辐射。
那么在太阳爆发之后,大家看到这个画面上出现了很多的雪花点,这种雪花点,空间物理学家把它称为雪暴。
什么叫做雪暴?为什么会出现雪暴?可能有的同学会想到,因为这个观测是在空间地球轨道处的卫星上观测到的,那么耀斑爆发的时候,产生大量的高能粒子,这些高能粒子传播到以差不多相对论的速度,就是零点几倍的光速,也就是说花几分钟到几十分钟的时间,传播到地球轨道处,打在卫星探测器的耙面上,打在耙面上之后,使得探测器短期工作失灵,所以这个时候你看到的是这种雪花点,所以空间物理学家把它称雪暴。
太阳上不只是有X射线爆发,软硬X射线爆发,太阳上还有核反应,核反应的标志,就是你观测到γ射线。
那么太阳主要的γ射线,我不能一一给大家介绍,但是大家至少要明白,太阳上由于核反应的结果会有正电子、负电子,正电子、负电子在湮没的时候,出现了0.511兆电子伏特的γ暴γ射线。
这是条线辐射,很强的线辐射,由于太阳爆发,轻的原子核,它俘获了中子之后变成了氘核,氘核被激发之后,它又衰变下来,又产生了一个2.223兆的电子伏特的γ射线。
那么太阳上在耀斑当中有核裂变,就是一个很大的核,被一个核冲击的时候、撞击的时候,它会分裂成小的核,而这个小的核本身是激发了的,所以它在衰变下来的时候,产生了更高能的γ射线。
我们看到这是跟踪者卫星,在太空拍摄的一个暗条爆发的情形,因为图面比较暗,大家不知道是否能看到这部分的暗条物质抬升的情形,一部分暗条物质抬升和爆发之后,又有一部分暗条物质回到太阳表面。
大家看到这是明亮的两带,这两带在太阳物理上被称为双带耀斑,那么暗条有的时候它并不出现在太阳表面,而是出现在太阳的边界,这种情况下,暗条被称为日珥。
大家看到日珥是很漂亮的现象,它生在太阳之外,就像人的耳朵一样,所以叫做日珥。
那么有的时候日珥爆发的时候,会增长得非常之大。
这是一个爆发日珥被拍下来的情况,我们看到的这部分就是地球的大小,所以大家看到地球还没有日珥的一条腿这么大,我们的地球、我们的蓝色星球在太阳面前实在是太小,它是太阳的子女,所以它实在比太阳要小得很多很多。