1. 太阳活动与人类生存环境

2. [10-10 23:15:18]   来源：http://www.85jc.com  一年级语文知识   阅读：8597次

概要： 现在我们看的日冕抛射，是一个快速的日冕物质抛射，在这一端出现，大家看到了吗？它一个宽大的磁环整个打开，大家看到磁环的曲率发生变化。原来是这样一个磁环，最后变成这样一个曲率的磁环伸过去，那么这样一个日冕物质抛射，在太阳表面引起了大范围的扰动，那么现在你将看到的是，这个磁环引起的太阳表面的大范围扰动，大家看到大范围的太阳表面变得暗起来，可是同学们看到，说我观测太阳，从来没有看到这个太阳会有这么大范围变暗的情形。但大家不要忘了，这是远紫外所观测到的太阳辐射，那么在太阳的可见光，太阳总量的变化只有千分之一到千分之二，大的时候能到千分之五到六，可是在紫外辐射，你看到太阳的亮度会变化几倍、几十倍，那么这X射线辐射到太阳亮度变化，会到几百倍、几千倍，那么γ射线，那就是更大的一个辐射变化。所以太阳这种短波辐射的变化，对地球环境有很重的影响，一会儿我会提到。那么这是我们看到的刚才那些日冕物质抛射引起的太阳表面大范围暗化的情形，这种情况是在太阳物理上被称为紫外的暗化，那么如果我们注意一下这个暗化区域

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　　现在我们看的日冕抛射，是一个快速的日冕物质抛射，在这一端出现，大家看到了吗？它一个宽大的磁环整个打开，大家看到磁环的曲率发生变化。原来是这样一个磁环，最后变成这样一个曲率的磁环伸过去，那么这样一个日冕物质抛射，在太阳表面引起了大范围的扰动，那么现在你将看到的是，这个磁环引起的太阳表面的大范围扰动，大家看到大范围的太阳表面变得暗起来，可是同学们看到，说我观测太阳，从来没有看到这个太阳会有这么大范围变暗的情形。但大家不要忘了，这是远紫外所观测到的太阳辐射，那么在太阳的可见光，太阳总量的变化只有千分之一到千分之二，大的时候能到千分之五到六，可是在紫外辐射，你看到太阳的亮度会变化几倍、几十倍，那么这X射线辐射到太阳亮度变化，会到几百倍、几千倍，那么γ射线，那就是更大的一个辐射变化。所以太阳这种短波辐射的变化，对地球环境有很重的影响，一会儿我会提到。那么这是我们看到的刚才那些日冕物质抛射引起的太阳表面大范围暗化的情形，这种情况是在太阳物理上被称为紫外的暗化，那么如果我们注意一下这个暗化区域的磁场结构，我们注意到它是跟大范围的磁环相联系的。所谓日冕物质抛射，就是这样一个大范围的磁通量系统不稳定抛向行星际空间的过程。

　　现在我们回到太阳周。太阳上有复杂的活动现象，这种活动现象又有每１１年、每２２年的一个周期。那么你现在看到的是２０００年，也就是太阳极大年的时候紫外观测到的太阳。到１９９６年的时候，太阳是一个暗淡的星球，几乎没有什么辐射，那么你只看到极区的冕洞，一块暗黑的大范围的区域。可是到２０００年，马上你就看到太阳上变得这样热闹，会有大量的明亮的辐射，许多个活动区都挤在一起，如果你看太阳活动的情形，你会看到，开始这段时候是１９９２年，是太阳活动最大的时候，到１９９６年，在X射线观测的太阳就变得暗起来，几乎看不到X射线的形象，那么在日全食的时候，你会观测到太阳极大的时候，日冕是均匀分布的，是银灰色的日冕，整个覆盖到暗淡的太阳的表面，可是在太阳极小年的时候，日冕像长了两个蝴蝶的翅膀。

　　这是我们太阳周的情况，太阳周的时候每11年，太阳黑子的数目和面积从最多到最小。现在开始的太阳周是第23太阳活动，那么它极小年在１９９６年，极大年可能是在２０００年附近。这是著名的蝴蝶图，这是孟德尔天文学家他发现的，用蝴蝶图的方式来描述太阳黑子出现和迁移的过程，是最客观也最容易。那么在一个太阳周开始的时候，就是太阳低年附近，太阳黑子会在高纬南北３０度以外的地方出现，然后逐渐太阳黑子的活动带向极区迁移，最后到达极区，这是太阳周。那么注意到跟太阳黑子的活动周相应，我们地磁活动也有复杂的11年周期，那么１１年来，太阳还有总亮度的变化。大家注意到，这是太阳极大的时候到极小的时候，它的总亮度变化虽然不大，但是这个变化对人类的生存环境却有重要的影响。这还是我们看到的２０００年７月１４号耀斑爆发的情形，那么我们注意到，它所对应的太阳表面的磁场演化。

　　这是我们国家怀柔太阳观测站，所观测到的太阳向量磁场演化的情形。目前为止，我们国家的怀柔太阳观测站，仍然保留了世界上最好的太阳磁场观测。大家看到，那么导致这次重要日冕物质抛射的太阳磁场演化，是非常复杂的。大家注意到，这里有大范围的磁通量消失过程，这个地方也有大范围的磁通量消失过程。另外，这个地方我们注意到磁场的走向，扭转到跟磁场的极性反变线完全平行的情形，这种情形在太阳物理上被称为磁剪切。它孕育了大量的磁能，这是我们看到的，这是日冕物质抛射的情形，刚才我已经解释过了。现在大家看到的是属于雪花暴，那么大家看到这次从日冕物质到雪花暴发生，只有不到20分钟的时间，大家注意到这次粒子抛射到地球的时间，可以用零点几倍的光速粒子传输速度来解释。所以这次爆发产生了高能粒子，粒子在短时间内被加速到相对论水平。现在我们回到另外一个问题，就是太阳活动对人类生存环境到底有什么影响。

　　大家看到这是我们的太阳，这是日冕物质抛射，太阳可以影响地球的气候和天气过程，可以影响地磁暴，可以影响农业，可以影响供电系统。那么几类主要的空间活动，我给大家罗列一下，一个是电磁辐射，电磁辐射是通过耀斑X射线和紫外辐射，通过对电离层的影响，另外日冕物质抛射造成的高能粒子，它会把地球的磁层压到地球同步轨道之内，增强地球的辐射带，导致磁暴和磁亚暴，使得卫星受到损伤。那么本次太阳周以来，已经有两个耗费两亿美金的卫星，因为日冕物质抛射被报废，那么地磁暴可以影响供电系统的安全，极光的亚暴的电流，可直接影响宇航和航空的安全，包括危及宇航员和飞越极区乘客的安全。有的时候航空公司为了省钱，它经常把轨道设计得穿越极区，可穿越极区的时候，太阳爆发的时候，会使得乘客受到辐射性的污染，会对乘客的安全受到影响。那么地球同步轨道处的低能电子，它可以持续数天到数周，这种电子在空间物理上被称为杀伤电子，它可以使卫星整个报废。我们看看太阳通过粒子、磁场、辐射这三个不同的方式，影响我们地球的环境，大家看到这是模拟的一个日冕物质抛射的情形，快的日冕物质抛射大概两天到达地球，如果慢的日冕物质抛射，要花四天半的时间到达地球。这是同步轨道处的卫星，这个卫星会在日冕物质抛射和高能粒子的轰击下，甚至于造成卫星整个的失效。这是我们看到的磁层，地球的磁层对日冕物质抛射的响应过程，当日冕物质抛射过来的时候，它压破磁层的磁层顶，大家看到压破磁层顶，粒子会使得磁层受到损害，那么太阳风和太阳磁场能量会通过磁尾，来返到地球极区，造成了美丽的极光带，这是大家知道的极光，极光是一种非常漂亮的现象，有的时候极光会影响地球。大家看到这是从空间观测的北极光，我不知道同学地理知识怎么样，大家能不能看到这是美国，这是美国各个州，大家看到极光整个影响了美国的很大一部分地区，包括美国的亚利桑那州，大家看到亚利桑那州被极光覆盖，加利福尼亚州也被极光覆盖。这是我们国家，我们国家只有最北部，漠河和中蒙边界受到一点极光的影响，大家知道极光代表高能粒子，当看到极光影响的时候，大家就注意到，高能粒子穿透了这部分大气，所以造成了中性大气发光，这叫做极光。１９８９年３月份的太阳活动现象，第一次造成这种极光影响低纬度的情形，当时影响了美国。那么什么是极光？实际上极光就是地球辐射带在极区的足点，这是在我们国家的南极中山站所观测到美丽的极光，下面就是南极中山站，大家看到夜色中的南极中山站，是非常美丽，这是地球的辐射带，辐射带里有高能的电子和质子，辐射带好像一个面包圈一样，环绕着地球，它的足点正好是在地球的两极。

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