來源:hao123百家號 時間:2022-04-01 21:35:41
太陽內部無時無刻不在發生著劇烈的核聚變反應,同時向宇宙空間釋放出光和熱,“照亮”了整個太陽系。地球上的無數生靈,依靠太陽照射過來的能量,維持著生命的穩定和發展,造就了地球這顆生機勃勃的藍色星球。
然而,太陽無論是內部還是表面,都是非常不平靜的,內部的核聚變、釋放能量的釋放、高能粒子的碰撞,形成了“翻江倒海”之勢,外部劇烈擾動的大氣、復雜多變的磁場、洶涌而出的日珥,無不述說著太陽的“瘋狂”和力量。最近,科學家們通過深入觀察,發現太陽的活躍速度逐漸加強,一個命名為AR2975 的太陽黑子連續“產生”20次耀斑,噴涌而出的強烈太陽風暴,已經向著地球沖擊。為什么會出現這種情況?會對地球帶來哪些影響?帶著這些疑問,我們不妨先了解一下太陽活動的主要表征現象。
如果通過專門的觀測儀器來觀察太陽的話,在它的表面,經常會看到一些黑色的斑點,與周圍區域的亮度形成了鮮明的對比,這些斑點就是太陽黑子。太陽黑子所處的區域,并不是說這里不再向外輻射光線和能量,而是與周圍“正常”環境相比,它的相對“低溫”所造成的。通過相應的觀測和分析工具,科學家們發現,太陽黑子處在太陽的光球層之上,黑子所在的區域溫度大約為4500攝氏度,而周圍的光球層則在5500-6500攝氏度。
至于太陽黑子是如何形成的,科學家們至今還沒有統一的結論。不過主流觀點認為,由于太陽內部的核聚變作用,熱核反應區周邊的物質不斷向內補充,在補充過程中物質的運動要比周圍區域快得多,于是產生了相互間的劇烈摩擦,從而產生管狀磁場。具有這種結構的物質,由于密度要偏小,因此會逐漸“漂浮”到太陽對流層的表面。正是由于它們本身帶有磁場,會強烈抑制太陽內部能量以對流的方式傳送到這里,所以造成區域溫度偏低的情況。
由于太陽黑子是在太陽的大氣中形成的,雖然看上去很小,但實質上仍是一種區域性的、大規模的漩渦狀氣流。同時,由于太陽黑子的形成過程,依賴于太陽內部磁場的產生機制,所以它們自帶“強磁性”,在大氣中形成黑子以后,這一區域就會形成局部的強磁場區,從而表征著太陽光球層的活躍程度。黑子越多、黑子群越大,則代表太陽的活躍程度越高、太陽活動越復雜。
在太陽光球層之外,存在著一個色球層,其物質密度和壓力要比光球層低很多。在色球層中,有時會發生強烈的能量釋放情形,即“色球爆發”,俗稱耀斑,亮度在急劇增大的同時,會釋放出強烈的輻射,除可見光外,還包含著紫外線、X射線和伽瑪射線等高能射線,同時還有紅外線、沖擊波以及高能粒子流,這些噴出的強烈輻射特別是高能帶電粒子流,一旦到達地球,會對地球產生不同程度的影響。
雖然太陽黑子和耀斑產生的位置、形成機理都不一樣,但它們的出現具有高度的一致性,即與太陽活動強,它們出現的頻率就大。通過長期的監測,科學家們發現太陽黑子的活動周期平均值為11.2年,新一輪活動周期將于2024-2025年達到巔峰,因此目前正處于太陽從不活躍向最活躍的演變階段。
通過地面監測和接收設備的分析結果,近期形成的多次太陽劇烈耀斑,有的甚至達到了能量最高的X級別。耀斑從太陽上層大氣中噴出大量磁化的等離子體,在抵達地球時,會率先與地球的磁場發生作用,在地球磁場的“引導”下,大部分帶電等離子體,會沿著磁力線的方向,被傳輸到地球的兩極上空,與那里的高空大氣分子產生作用,從而地磁暴,引發絢爛的極光出現。
而那些沒有被引導到兩極的高能帶電粒子,則會穿透地球的磁場,進入低空以及地表,從而對GPS信號、短波廣播電臺、高頻無線電信號傳輸、航班飛行等產生一定程度的影響。太陽耀斑的強度越高,則帶電粒子流的數量和能量就越強,對地球磁場的影響和暫時性的破壞就越大,上述方面的影響程度就越深,甚至還會對電力傳輸產生影響。
在歷史上出現的最嚴重的一次太陽磁暴,是1859年9月2日發生的卡靈頓事件,當時不但在赤道的很多區域都產生了極光,而且造成了很多高壓線傳輸故障和火災,當時的電報系統幾乎癱瘓,幸好那時還沒有人造衛星和無線電通訊,否則所引發的災難就會更大。
從目前預測的情況看,此次太陽“復蘇”所帶來的太陽風暴,其活躍起點為2019年的12月份,峰值大約在2024-2025年,現在我們所處的時間段,仍然是相對平靜的“增長期”,在這一階段中出現大規模太陽黑子和耀斑噴發的頻率要相對少一些,總體對地球的影響是很低的。即使到2025年的極大期,其影響也是在可預測和可控范圍內,只要相應做好人造衛星、航空航天、通訊、電力傳輸、電子產品等方面的應對和保護措施,必要時減少工作時間或停止工作,及時做好預案,基本不會出現什么嚴重的問題。
標簽: 高能粒子流
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