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太陽峰年話太陽活動 目前有關太陽活動的報道不斷見諸報端，一些關于「太陽黑子大爆炸」、「太陽風暴」等等的報道引起了人們的關注，甚至引起了一些人的恐慌，那么，「太陽風暴」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139萬公里的氣質高溫球體，直徑約為地球直徑的109倍，其結構特徵和地球類似，可分若干層次。根據(jù)目前人們對太陽的認識，太陽的中心部份是一個處于劇烈核反應，溫度高達1500萬度的核心區(qū)域，這是維持太陽向宇宙空間發(fā)射強大能量的源泉。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。通常認為，太陽大氣層包括光球、色球和日冕三層，光球層是一個溫度約為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光球層。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，在色球層中溫度隨高度的增加而增加，在其層頂溫度可達幾萬度。色球層是太陽大氣中最重要的層次，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)時常產(chǎn)生劇烈的耀斑爆發(fā)，同時還發(fā)射大量的紫外輻射、X射線和高能粒子流。人們關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「太陽風暴」就發(fā)生在這一層次內(nèi)。 科學家們的長期研究發(fā)現(xiàn)，就總體而言，太陽是一個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雜的擾動過程，在局部地區(qū)，這種擾動過程有時表現(xiàn)得非常強烈，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 太陽黑子被認為是太陽活動的最典型例子。人們所說的太陽黑子實際上是發(fā)生在太陽光球層內(nèi)的渦旋運動，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，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，因此通常用太陽黑子數(shù)目的多少來作為太陽活動強弱的標志，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，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」。科學家們長期研究發(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算，目前正處于第23個太陽活動周，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家們還是普通百姓都特別關注太陽活動的原因。 太陽風暴 當太陽處于周期活動期間時，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拋射等也都會相應加強。因此，在太陽活動峰年前后的一段時間內(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)時間可以從幾分鐘到幾小時。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)象有點像爆炸現(xiàn)象，因而有時天文學家們也會稱太陽耀斑為「太陽爆發(fā)」或「太陽風暴」。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�？茖W家們已發(fā)現(xiàn)，與太陽耀斑同時發(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現(xiàn)象，而且是一個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導中見到的太陽風暴的真正含意。 太陽風暴對地球的影響 大量研究結果表明，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。 太陽風暴期間，太陽發(fā)出的X射線和遠紫外線（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（如質子、α粒子、電子等）等離子體云等都會大大加強，從而會引發(fā)相關的地球物理現(xiàn)象發(fā)生。 太陽風暴期間所射出的X射線會比平時增加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重干擾，甚至會導致無線電通訊中斷。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1小時以上。太陽風暴時產(chǎn)生的高能粒子流會使空間飛行中的一些探測儀器和計算機系統(tǒng)受到嚴重損害，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個位翻轉錯誤。太陽風暴時的高能質子會在地球的近地空間造成通量較大的太陽宇宙線事件，被稱為質子事件，同時這些高能質子還會使地球兩極上空的上層大氣發(fā)生擾動，導致短波通訊中斷等。太陽風暴時紫外輻射的強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，直接威脅其運行安全。 太陽風暴對地球的另一個重要影響是會導致磁暴的發(fā)生。太陽耀斑期間噴射出的等離子體云到達地球附近后與地球磁層作用有時會引起強烈的磁暴發(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、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個小時，電力損失達2000KW，不僅如此，強磁暴同時還燒毀了美國新澤西州的一座核電站的巨型變電器。 科學家們還發(fā)現(xiàn)一些氣象要素的長期變化與太陽活動的11年和22年周期之間有關等等。中國長江中下游的洪澇災害也有22年左右的準周期。太陽活動對地震活動存在著一定的調(diào)制作用，統(tǒng)計結果表明，往往在太陽活動峰年后3~4年會出現(xiàn)強地震活動。 當然，這些研究結果都是很初步的，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。 摘自上海《文匯報》2001.4.7 |
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