科技之謎：太陽的脾氣有多大

1、word文檔下載后（可任意編輯） 科技之謎：太陽的脾氣有多大 地球上所有的生命離開太陽都無法生存，這是人人皆知的道理，然而，哺育了億萬生靈的太陽，最近脾氣卻越來越大 月日地球電離層遭受騷擾，北京、蘭州、拉薩等地的高頻無線電探測信號均受影響； 月日日本通訊衛(wèi)星首先被襲，當天晚上，"kodama'通訊衛(wèi)星信號中斷；月日日本"回聲'數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星出現(xiàn)信號異常，大部分裝置停止運轉，進入耗電最少的安全狀態(tài)；月日美國專家稱由于太陽耀斑影響到衛(wèi)星通訊，將不利加州滅火 科學家研究發(fā)現(xiàn)，近半個多世紀以來，太陽黑子活動明顯增多，導致太陽耀斑幾乎以每年為一個周期頻繁的爆發(fā)。尤其令人

2、不解的是，上次太陽黑子活動的周期高峰出現(xiàn)在年，新的周期還沒到，太陽又于今年月底再次震怒，耀斑爆發(fā)強度達到 x級，成為近年來最兇猛的一次。如此喜怒無常，我們是不是該進一步認識太陽，揣摩一下它的脾氣了？ 一、太陽和太陽黑子 據(jù)資料顯示，在漫漫宇宙中，比太陽大的星體在宇宙中數(shù)以百萬計。然而，太陽就像是一臺巨型的能量生產機器，每秒鐘產生千瓦的能量。換句話說，如果我們能將太陽一秒鐘內向外輸出的能量收集起來，按目前美國能源使用水平來計算，可以夠整個美國使用九百萬年。太陽的能源來自太陽核內部所進行的核聚變反應。由于太陽的核心物質的密集以及太陽尺度非常大，所以在日核產生的能量需要經(jīng)歷無數(shù)次的吸收和再發(fā)射，在五

3、千萬年之后到達太陽表面。也就是說，如果太陽現(xiàn)在停止產生能量，我們地球上需要再過五千萬年之后才能感覺到。在過去的億到億年間，太陽一直不停地向外發(fā)射可見光和熱輻射。太陽中有足夠的氫原子使它能夠在未來的千億年中繼續(xù)產生能量。但是，大約在億億年以后，太陽的表面將向外膨脹，將它的內行星包圍在太陽大氣中，這其中就包括了我們的地球。到那時，太陽將成為一個紅巨星。如果太陽足夠大，它有可能重新燃燒，變成燃燒氦的星體。可見，太陽上不斷地在發(fā)生著各種活動和現(xiàn)象，而太陽黑子的活動正是其中之一。 太陽表面有時會出現(xiàn)一些暗的區(qū)域，它是磁場聚集的地方，這就是黑子。黑子是太陽表面可以看到的最突出的現(xiàn)象。一個中等大小的黑子大概

4、和地球的大小差不多。黑子的形成和消失要經(jīng)歷幾天到幾個星期不等。當強磁場浮現(xiàn)到太陽表面，該區(qū)域的背景溫度緩慢地從攝氏度降至攝氏度，這時該區(qū)域以暗點形式出現(xiàn)在太陽表面。在黑子中心最黑的部分被稱作本影，本影是磁場最強的區(qū)域。本影周圍不太黑、呈條紋狀的區(qū)域被稱為伴影。黑子隨太陽表面一起旋轉。從地球上看，黑子大約經(jīng)過天完成一次自轉。赤道附近的黑子比極區(qū)的黑子旋轉的要快一些。黑子群，特別是伴有復雜磁場的黑子群常常是耀斑爆發(fā)的位置。專家介紹，在過去的三百年中，太陽黑子數(shù)按年的周期有規(guī)律地增加和減少。看來，太陽像地球一樣也有著季節(jié)性的變化，太陽的一年相當于地球的年。 二、太陽耀斑的威力 月日地球電離層遭受騷擾

5、，北京、蘭州、拉薩等地的高頻無線電探測信號均受影響；月日日本通訊衛(wèi)星首先被襲，當天晚上，"kodama'通訊衛(wèi)星信號中斷；月日日本"回聲'數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星出現(xiàn)信號異常，大部分裝置停止運轉，進入耗電最少的安全狀態(tài)；月日美國專家稱由于太陽耀斑影響到衛(wèi)星通訊，將不利加州滅火據(jù)介紹，本次耀斑對應用短波的廣播、科考旅游以及海洋航行、軍事活動產生了較大影響。 太陽耀斑是什么？為什么會產生這樣的影響？專家介紹，耀斑是太陽大氣中的爆炸現(xiàn)象，表現(xiàn)為日面突然出現(xiàn)迅速發(fā)展的亮斑閃耀，同時釋放出巨大能量。從地面光學觀測來看，耀斑是太陽表面亮度增強的區(qū)域。從x射線和射電輻射觀測來看，耀斑

6、是一種噪聲爆發(fā)。據(jù)稱，耀斑一般持續(xù)幾分鐘到幾個小時，是太陽系能量最大的爆發(fā)事件，相當于投放在日本廣島原子彈的億倍。隨著耀斑爆發(fā)，太陽物質和磁場到達地球，撞擊地球磁層，從而可以引發(fā)地磁暴，并影響到通訊。 許多通訊系統(tǒng)利用電離層反射電波信號進行遠距離信息傳播，而地磁暴能在所有緯度影響電波傳播。有些頻率的電波被吸收、有些被反射，從而導致信號快速波動和傳播方向被改變。電視和商用電波站很少受到太陽活動的影響，但是地對空、船對岸等電臺經(jīng)常會遭到破壞。另外，一些軍用探測儀和早期預警系統(tǒng)也會受到太陽活動的影響。超視距雷達通過電離層反彈回來的信號來監(jiān)視遠距離航天器和導彈的發(fā)射，但在磁暴期間，該系統(tǒng)會由于電波騷擾

7、而受到嚴重的妨礙。有些潛水艇系統(tǒng)利用海底的磁場信號作為他們定位系統(tǒng)的一個輸入?yún)?shù)，地磁暴會掩蓋和扭曲這些信號。 三、太陽還有哪些脾氣 除了通訊以外，太陽活動引起的地磁暴、質子事件等近地響應還會對人類的衛(wèi)星、電力系統(tǒng)甚至氣候等諸多方面造成破壞。 年月日至日太陽活動爆發(fā)期間，日本一顆通信衛(wèi)星異常，美國一顆衛(wèi)星軌道下降，高能粒子造成我國"風云二號b'氣象衛(wèi)星提前報廢；年月日發(fā)生的一次太陽耀斑和日冕物質拋射事件，使得電離層發(fā)生強烈的突然擾動和電離層暴，導致短波通訊中斷，所有科學衛(wèi)星受損減壽，日本asca衛(wèi)星失控可以說，太陽的每次劇烈活動，都會給人類帶來一系列的空間災害。專家解釋說，地

8、磁暴和增強的太陽紫外輻射加熱地球高層大氣，從而引起大氣的膨脹。被加熱的空氣上升，使得衛(wèi)星軌道大氣密度顯著增加，使衛(wèi)星在空間中的拖曳力增強，從而導致運動變慢、軌道輕微地變化。除非定期將衛(wèi)星向較高軌道推進一點，否則它們將緩慢墜落，最終在地球的大氣層中燃燒。隨著科技的發(fā)展，飛船的各部分都逐漸走向小型化，但小型化的系統(tǒng)更容易受到太陽能量粒子的襲擊。這些粒子能夠引起芯片物理損壞，也可以改變衛(wèi)星上電腦的命令。此外，在磁暴期間，電子和離子的數(shù)量和能量都有所增加，當衛(wèi)星穿過這些高能量環(huán)境時，充電粒子撞擊飛船，從而飛船的不同部分形成不同的充電狀態(tài)，最后在飛船的不同組成部分間形成弧光放電，從而損害這些部件甚至使它

9、們完全報廢。而當能量粒子穿透一個衛(wèi)星的外殼，在內部某部分積累一定電荷時，就會發(fā)生整體充電。當任何一個組件上電荷積累到一定程度，它都要試圖通過與其他部件放電而達到控制，這種放電對衛(wèi)星上的電子系統(tǒng)也存在潛在的危險。 電力公司們同樣被太陽活動折磨的苦不堪言。年的太陽耀斑爆發(fā)，嚴重影響了加拿大的電力網(wǎng)，也造成加拿大魁北克地區(qū)電網(wǎng)停電，萬人遭受停電之苦，美國的東北部和瑞典的部分地區(qū)也出現(xiàn)了停電現(xiàn)象。專家說，當磁場在像線圈這樣的導體附近移動時，在導體內就會產生感應電流，當磁暴發(fā)生時，這種感應電流會相當強，對輸電設備的危害是非常大的。目前各國的電力公司只能通過接收地磁暴的警報和預報，盡量減少損害和電力損耗。

10、 太陽是驅動大氣環(huán)流的熱發(fā)動機，然而最近的太陽常數(shù)測量顯示太陽的基本輸出量在一個太陽活動周（年）內有的變化，曾經(jīng)觀測到下降最大可以達到。大氣科學家指出這種變化非常重要，隨著時間的推移甚至可能改變氣候。在質子事件期間，更多的能量粒子到達地球中層大氣。引起分子電離，產生破壞大氣臭氧層的化學成分，結果使能夠到達地球表面的有害的紫外輻射增強。年的一個質子事件曾經(jīng)使大氣中的臭氧濃度暫時下降。 此外，特大耀斑所釋放的高能量的粒子對人類也會產生危害，其程度相當于核爆中低能輻射對人類的傷害。專家介紹，標準輻射劑量的高能粒子穿透到生物細胞中，可以導致染色體損傷和癌癥的潛在危險，大劑量可以導致立即死亡。能量大于m

11、ev的太陽質子最具危害性。不過這主要對太空中的宇航員存在致命威脅，地面上的人由于受到地球大氣層和磁層的保護，所受生理的影響尚不明顯，但仍有有醫(yī)學專家建議心腦血管病、中風及精神疾病的患者在太陽活動峰年還是要注意保持安靜和多休息。 在一次信鴿大賽中，竟然有一大批訓練有素、經(jīng)驗豐富的信鴿迷失了方向，未能到達目的地，最后經(jīng)科學證實，這居然也和太陽活動有關?？茖W家發(fā)現(xiàn)，鴿子和其他遷徙動物，如海豚和鯨魚，多擁有內部生物羅盤，這種生物羅盤是由包裹在神經(jīng)細胞中的礦物磁性物質形成。由于在磁暴期間，地磁場的擾動會引起人體或生物系統(tǒng)內的壓力的變化，導致生物失去辨別方向的能力，所以信鴿訓練者在安排比賽時，也要事先了解地磁預報和警報。 不過，太陽活動對人類也并非完全有害，一些地質勘探員更愿意在磁暴期間工作。地址學家常常利用地球磁場來確定地下巖石結構，勘探石油、天然氣和礦物儲備，這種勘探任務只有當?shù)厍虼艌銎届o能夠測到真實的磁場時才能完成，而當磁暴發(fā)生時，