书城自然科学发现之旅:太空百态
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第2章 太阳黑子

游侠引言:

早在几千年前,我国的《汉书》中关于太阳黑子的记载:"三月乙末,日出黄,有黑气大如钱,居日中央。"这也是世界上对太阳黑子的最早记载,但是太阳黑子到底是什么?下面我们就一起来看一看太阳黑子。

正文

提到太阳黑子很多人都觉得并不陌生,因为中学课本中有一些关于它的简单介绍。太阳黑子,不就是太阳表面的小黑点嘛!很多人说起太阳黑子都这样回答。不错太阳黑子就是太阳表面的小黑点。但是这些小黑点却并不规则。

人们通过一般光学望远镜观测太阳,观测到太阳只是一个光球(即光球层,太阳大气层的最里层)。在这个光球上有时能看到许多黑色斑点,这些斑点叫太阳黑子,黑子是光球层上的巨大气流旋涡。其实黑子本身并不黑。众所周知,太阳表面的温度非常高。因为太阳光球层表面的哪些斑点的温度要比其他地方温度低一些。所以显得那里要暗一点,从地球上看好像是一些小黑斑一样。即使是黑子的温度一般也有四五千摄氏度,光球的温度要比它高一,二千度,在这样明亮的光球衬托下,它就成为看起来没有什么亮光的、暗黑的黑子了。如果光球整个被黑子覆盖,太阳依然会相当亮,只是比现在看到的稍微暗一些罢了。

最大的冠状云聚集现象

黑子是由本影和半影构成的,本影特别黑,而半影不太黑,不论是本影还是半影都是由许多纤维状纹理组成的,具有旋涡状结构。太阳表面的黑子活动形态丰富,变化多端,尤其是在太阳活动比较频繁的那一年,日面上经常出现非常复杂的大黑子群,有些甚至用肉眼就能看到。天气晴朗的时候,在清晨或傍晚,趁日光微弱时,很容易地看到这一现象。但中午前后千万不要直接用眼睛观察太阳黑子,这时候光照比较强烈,容易灼伤眼睛。

太阳黑子的大小、多少、位置和形态等,每天都不相同。太阳黑子剧烈运动形成的局部很强的磁场区域,是光球层活动的重要标志。太阳黑子时多时少,不过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"。成群出现时,多时能达到几百个,少的时候,甚至几个月没有1个。黑子经常黑子的大小也并不相同,一个小黑子大约有1000千米,而一个大黑子则可达20万千米。通常,黑子的寿命和大小成正比,黑子越大,寿命越长,大的黑子可生存几个月;个别寿命短的小黑子,只能生存几天,甚至几小时后即会消失。一般来说黑子的寿命都大约为十几天。据长期观测的数据显示太阳黑子频繁的年份也不同太,有的年份黑子多,有的年份黑子少,有时甚至几天,几十天日都看不到黑子。天文学家们发现,太阳黑子出现最多的年份也是有规律的,太阳黑子的平均活动周期是11年,即从最多(或最少)的年份到下一次最多(或最少)的年份,大约相隔11年。太阳黑子活动的周期,也是整个太阳的活动周期。天文学家把太阳黑了最多的年份称为"太阳活动峰年",把太阳黑子最少的年份称为"太阳活动宁静年"。

太阳风暴

最近的一次太阳活动峰年是2001年,这一年的太阳活动非常激烈,太阳黑子数量也最多,而且伴有耀斑现象的爆发。

太阳表面形成的巨大黑子群释放出的气体和带电粒子流(右)

484和486这两个巨大的黑子群

人们常把太阳黑子数作为最常用的太阳活动水平的指标。也许你不信,其实我们生活中的很多现象都和太阳黑子有关,如地磁变化、气候、极光等都受到太阳活动的影响。当太阳活动峰年时,不仅局部地区的降水量有明显的增加,而且,短波无线电通信还会受到直接的影响。

〔问题在线〕:

太阳黑子11年的周期是如何产生的呢?

〔专家释疑〕:

对于 这个问题的解释很多,现在比较流行的解释是美国天文学家巴布科克提出的。他认为太阳具有普遍磁场,而磁力线就埋在光球下面不深的地方。由于太阳赤道附近自转较快,使得该区域的磁场不稳定,缠绕着的磁力线冒出日面就形成黑子。随着黑子磁场的扩散,中和掉了太阳的普遍磁场,接着出现极性相反的普遍磁场,这样周而复始就产生了周期性的变化。

〔探索指南〕:

现在我们已经知道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。我们相信在不久的将来,人类一定解决这一问题。