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太阳黑子:比50个地球更大?

2014-11-01 12:11 点击:

看,太阳长斑了!

最近几日华北一带雾霾重重,雾霾大的时候,整个天空都显得雾蒙蒙的,让太阳也失去了往日刺眼的光芒。不过正是这雾霾让人们有了一些新奇的发现,比如有细心人抬头发现,太阳本来红润的脸上,居然长出了几个麻子点!这是怎么回事呢?

其实,这几个黑点,只是最近在太阳上产生的一个编号为2192号的大型太阳黑子群而已。而太阳黑子,则是太阳表面极为普遍,且最容易被人们观测到的太阳活动现象之一了。那太阳黑子是如何形成,又有什么故事呢?

 

编号为2192号的大型太阳黑子群

 

“太阳黑子”,既不“黑”也不“子”

我们都知道,被烈火烧热的铁板会发出橙红色的光芒,而如果撒上几滴水上去,那么落了水的地方就会迅速暗下去,在红光中出现一个黑点。事实上,这就很类似于太阳黑子在太阳表面的表现。

太阳依靠其内部的核聚变释放大量的能量,从而具有相当高的温度。据估计太阳表面温度可达近6000℃。而黑子产生的部位,比周围低了约1000~2000℃,由此在明亮的太阳表面显得“黑”了。不过,尽管黑子所在区域“较冷”,但其温度也可达到4000℃左右,仍足够放出可见光来。事实上,即使整个太阳被黑子完全覆盖,太阳也不会“变黑”,而是成为类似晨曦或黄昏时的橙红色。

此外,太阳黑子虽然看上去只像是太阳长的几颗“雀斑”,但考虑到太阳长达140万公里的直径,这些黑子的大小也就极为可观了。就以这几天出现的2192号黑子群来说,整个黑子群的大小和太阳系中最大的行星——木星不相上下,而对地球和它相比更是小巫见大巫,这片黑子足以放下50多个地球!

太阳的“长斑周期”

人类对太阳黑子的观测很早之前就开始了。在公元前364年,我国天文学家甘德对观测到的太阳黑子做出了记录。在此之后,随着人们对天体观测的深入和持续,越来越多的太阳黑子被记录了下来。

不过,在早期,人们并没有将太阳黑子视为太阳表面的黑点,因为当时普遍认为太阳应是一个完美的天体,不应出现这些“缺陷”,因此观测到的太阳黑子通常被解释为凌日的行星。直到1612年,着名科学家伽利略才做出了准确的解释。而这一发现也证明了太阳自身也在进行自转。

长期的观测累积的数据让科学家意识到,太阳黑子的出现是具有一定规律的。人们发现,太阳黑子出现的频率和数量会以大约11.2年为周期进行循环,而太阳黑子发生的极大期还伴随着强烈耀斑、日冕等现象的出现,因此这一规律被称为太阳周期。除了时间上的周期性外,太阳黑子在太阳表面的位置也具有周期性。在活跃期早期,太阳黑子更容易出现在太阳约30°~45°的位置上;随着活跃期到达尾声,太阳黑子出现的位置会逐渐向低纬度移动,最终更容易在赤道附近出现。这一规律被称为“史波勒定律”。

太阳黑子的产生和太阳内部的活动有着极为密切的关系。科学家的研究表明,太阳黑子产生的部位,通常是磁场出入太阳表面的位置,太阳极强的磁场抑制了太阳表面的对流活动,从而使的此处太阳表面温度下降从而形成黑子。而由于磁场的出入,黑子通常都以成对出现。

太阳黑子会对人健康产生危害吗?

在每次太阳出现大量黑子时,网上都会出现一些流言,说这会影响到人体睡眠、心血管等健康问题,这是真的吗?

前面说到过,黑子只是太阳表面的低温区域,它的出现意味着太阳正在进行较为剧烈的活动,其本身并不会产生出特别的危害来。更加值得人们注意的伴随太阳黑子一起出现的太阳现象,如耀斑,日冕抛射等。耀斑、日冕等会将大量太阳物质抛向宇宙空间,形成强烈的太阳风,即太阳风暴,如果这些物质直奔地球而来,就会和地球发生相互作用。

由于太阳风暴带有大量的带电粒子,因此它对于电子设备的危害是较大的。例如太阳风暴可以造成太空中的宇航器电子元件失效、损害等情况,而在地面则可能对电力系统造成损伤,并对通讯造成干扰。

不过,地球本身具有的磁场可以偏转和屏蔽这些带电粒子,不会让它们长肆意扫过地球。只有在地球两极地区,这些带电粒子才有较大可能进入低空大气,因此对人类设施的破坏大多发生于高纬度地区,值得说明的是,美丽的极光就是这些带电粒子和大气相互作用而形成的。对于广大中低纬度地区来说,能够冲击到地面的带电粒子少之又少,因此说,有了地球磁场这道“金钟罩”的保护,太阳风暴对人类本身健康的影响小之又小。

不过从宏观尺度上来说,太阳活动和全球气候变化具有一定相关性,因此观测太阳黑子这个太阳活动的“晴雨表”,可以让我们对地球可能遭遇的气候变化进行一定程度的预测。例如从17世纪中叶到18世纪初期的60余年时间中,人们发现太阳黑子极少出现,而与此同时欧洲和北美等地出现了一次小型的冰期。此外还有不少研究表明太阳黑子出现频率和旱涝、季风等有一定相关性。目前,对于太阳活动对地球气候的影响依然是科学家们研究的热点之一。

特别提醒:

虽然这次出现的2192号大黑子群是一个值得观测的天文现象,但是在观察时请一定注意安全。直视明亮的太阳进行观察是极为危险的事情,很容易造成视网膜损伤。这几天华北地区只是由于雾霾起到了自然滤光作用,才得以让人们直接用肉眼观看到黑子。稳妥的方式是在刚日出或快要日落、太阳光芒不那么刺眼时进行观测。其他时段则可以使用巴德膜等滤光措施,或通过投影法等进行观察。毕竟,我们不能总是期待通过雾霾观察太阳嘛。