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太阳黑子

太阳黑子概述

在太阳的光球层上,有一些旋涡状的气流,像是一个浅盘,中间下凹,看起来是黑色的,这些旋涡状气流就是太阳黑子(sunspot)。黑子本身并不黑,之所以看得黑是因为比起光球来,它的温度要低一、二千度,在更加明亮的光球衬托下,它就成为看起来像是没有什么亮光的、暗黑的黑子了。

太阳黑子是在太阳的光球层上发生的一种太阳活动,是太阳活动中最基本,最明显的活动现象。一般认为,太阳黑子实际上是太阳表面一种炽热气体的巨大漩涡,温度大约为4500K(热力学温标单位,就温差而言,1K等于1℃)。因为比太阳的光球层表面温度要低(光球层表面温度约为6000摄氏度),所以看上去像一些深暗色的斑点。太阳黑子很少单独活动。常常成群出现。

太阳黑子虽然颜色较深,但是在观测情况下,与太阳耀斑同样清晰同样显眼。

太阳黑子活动周期

太阳黑子是太阳表面因温度相对较低而显得“黑”的局部区域。中国是世界上最先发现黑子的国家,早在中国古代,当时的中国人就已发现了黑子的存在。

黑子一般成群出现在太阳表面,天文学家又将其称为“黑子群”。黑子的形成周期短,形成后几天到几个月就会消失,新的黑子又会产生。太阳黑子是太阳活动的重要标志,其活动存在着明显的周期性,周期平均为11.1年。黑子群对地球的磁场和电离层会造成干扰,并在地球的两极地区引发极光。

黑子是由本影和半影构成的,本影就是特别黑的部分,半影不太黑,是由许多纤维状纹理组成的。当大黑子群数量增多时,就预示着太阳上将有剧烈的变化。人类发现太阳黑子活动已经有几千年了。黑子的活动周期为11.2年。届时会对地球的磁场和各类电子产品和电器产生损害。在开始的4年左右时间里,黑子不断产生,越来越多,活动加剧,在黑子数达到极大的那一年,称为太阳活动峰年。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。国际上规定,从1755年起算的黑子周期为第一周,然后顺序排列。1999年开始为第23周。

太阳黑子特性

太阳黑子产生的带电离子,可以破坏地球高空的电离层,使大气发生异常,还会干扰地球磁场,从而使电讯中断。一个发展完全的黑子由较暗的核和周围较亮的部分构成,中间凹陷大约500千米。黑子经常成对或成群出现,其中由两个主要的黑子组成的居多。位于西面的叫做“前导黑子”,位于东面的叫做“后随黑子”。一个小黑子大约有1000千米,而一个大黑子则可达20万千米。

太阳黑子的形成与太阳磁场有密切的关系。但是他到底是如何形成的,天文学家对这个问题还没有找到确切的答案。不过科学家推测,极有可能是强烈的磁场改变了某片区域的物质结构,从而使太阳内部的光和热不能有效地到达表面,形成了这样的“低温区”。黑子越多可能说明太阳越老(近年发现红矮星上黑子占据表面的一半,详见中国<天文爱好者>2005年第三期),可能也是所有恒星寿命的一般特征,黑子附近的周边应该比太阳正常的地方温度高一些(此消彼长的原因),黑子向低纬度运动是因为太阳密度小和自转的原因,就像地球上的大陆版块向低纬度运动一样,有黑子的地方存在凹陷500千米可能是温度低而不再膨胀的原因。

太阳黑子对地球的影响

太阳是地球上光和热的源泉,它的一举一动,都会对地球产生各种各样的影响。黑子既然是太阳上物质的一种激烈的活动现象,所以对地球的影响很明显。

当太阳上有大群黑子出现的时候,会出现磁暴现象使指南针会乱抖动,不能正确地指示方向;平时很善于识别方向的信鸽会迷路;无线电通讯也会受到严重阻碍,甚至会突然中断一段时间,这些反常现象将会对飞机、轮船和人造卫星的安全航行、还有电视传真等等方面造成很大的威胁。黑子还会引起地球上气候的变化。100多年以前,一位瑞士的天文学家就发现,黑子多的时候地球上气候干燥,农业丰收;黑子少的时候气候潮湿,暴雨成灾。我国的著名科学家竺可桢也研究出来,凡是中国古代书上对黑子记载得多的世纪,也是中国范围内特别寒冷的冬天出现得多的世纪。还有人统计了一些地区降雨量的变化情况,发现这种变化也是每过11年重复一遍,很可能也跟黑子数目的增减有关系。

研究地震的科学工作者发现,太阳黑子数目增多的时候,地球上的地震也多。地震次数的多少,也有大约11年左右的周期性。植物学家也发现,树木的生长情况也随太阳活动的11年周期而变化。黑子多的年份树木生长得快;黑子少的年份就生长得慢。更有趣的是,黑子数目的变化甚至还会影响到我们的身体,人体血液中白血球数目的变化也有11年的周期性。而且一般的人在太阳黑子少的年份,感到肚子饿的较快,小麦的产量较高,小麦的蚜虫也较少。

关于太阳黑子,中国有世界上最早的观测记录。大约在公元前140年前的《淮南子》一书中就有“日中有踆乌”的记述。现今世界公认的最早的太阳黑子记事,是载于《汉书·五行志》中的河平元年(公元前28年)三月出现的太阳黑子:“河平元年……三月己未,日出黄,有黑气大如钱,居日中央。”这一记录将黑子出现的时间与位置都叙述得详细清楚。欧洲关于太阳黑子纪事的最早时间是公元807年8月,当时还被误认为是水星凌日的现象,直到意大利天文学家伽利略1660年发明天文望远镜后,才确认黑子是确实存在的。而在此之前,我国历史上已有关于黑子的101次记录,这些记录不但有时间,还有形状、大小、位置以及变化情况等等。难怪美国天文学家海尔会赞叹道:“中国古代观测天象,如此精勤,实属惊人。他们观测日斑,比西方早约2000年,历史上记载不绝,并且都很正确可信。”

 

(本文来源:百度百科)








 
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