太陽(yáng)活動(dòng)和磁流體模型

太陽(yáng)活動(dòng)和磁流體模型太陽(yáng)神傳說(shuō)希臘太陽(yáng)神話

太陽(yáng)神阿波羅是天神宙斯和女神勒托(Leto)所生之子。神后赫拉(Hera)由于妒忌宙斯和勒托的相愛(ài)，殘酷地迫害勒托，致使她四處流浪。后來(lái)總算有一個(gè)浮島德羅斯收留了勒托，她在島上艱難地生下了日神和月神。于是赫拉就派巨蟒皮托前去殺害勒托母子，但沒(méi)有成功。后來(lái)，勒托母子交了好運(yùn)，赫拉不再與他們?yōu)閿?，他們又回到眾神行列之中。阿波羅為替母報(bào)仇，就用他那百發(fā)百中的神箭射死了給人類(lèi)帶來(lái)無(wú)限災(zāi)難的巨蟒皮托，為民除了害。

北歐太陽(yáng)神弗蕾豐僥、興旺、愛(ài)情、和平之神,美麗的仙國(guó)阿爾弗海姆的國(guó)王。一說(shuō)他與巴爾德?tīng)柾瑸楣饷髦?或稱(chēng)太陽(yáng)神。他屬下的小精靈在全世界施言行善。他常騎一只長(zhǎng)著金黃色鬃毛的野豬出外巡視。人人都享受著他恩賜的和平與幸福。他有一把寶劍,光芒四射,能騰云駕霧。他還有一只袖珍魔船,必要時(shí)可運(yùn)載所有的神和他們的武器。

中國(guó)太陽(yáng)神傳說(shuō)在遙遠(yuǎn)的東南海外，有一個(gè)羲和國(guó)，國(guó)中有一個(gè)異常美麗的女子叫羲和，她每天都在甘淵中洗太陽(yáng)。太陽(yáng)在經(jīng)過(guò)夜晚之后就會(huì)被污染，經(jīng)過(guò)羲和的洗滌，那被污染了的太陽(yáng)，在第二天升起的時(shí)候仍會(huì)皎潔如初。這個(gè)羲和，實(shí)際上是傳說(shuō)中的上古帝王帝俊的妻子，她生了十個(gè)太陽(yáng)，并且讓這十個(gè)太陽(yáng)輪流在空中執(zhí)勤，把光明與溫暖送到人間。這十個(gè)太陽(yáng)的出發(fā)地十分荒涼偏僻，那地方有座山，山上有棵扶桑樹(shù)，樹(shù)高三百里，但它的葉子卻像芥子一般大小。樹(shù)下有個(gè)深谷叫湯谷，這是太陽(yáng)洗浴的地方。它們洗浴完了，就藏在樹(shù)枝上擦摩身子。每天由最上邊的那一個(gè)騎著鳥(niǎo)兒巡游天空，其他的便依次上登，準(zhǔn)備出發(fā)……

一、太陽(yáng)的基本結(jié)構(gòu)1、參數(shù)和結(jié)構(gòu)概況體積：地球體積的1302500倍

自轉(zhuǎn)周期：25～30天

距最近的恒星間的距離：4.3光年

宇宙年：225百萬(wàn)年

直徑：1392000公里（地球直徑的109倍）

半徑：696000千米.

質(zhì)量：1.989×10^30千克

溫度：大約5770℃(表面)1560萬(wàn)℃(核心)

總輻射功率：3.83×10^26焦耳/秒

平均密度：1.409克/立方厘米

日地平均距離：1億5千萬(wàn)千米

年齡：約50億歲

太陽(yáng)從中心向外可分為核反應(yīng)區(qū)、輻射區(qū)和對(duì)流區(qū)、太陽(yáng)大氣。太陽(yáng)的大氣層，像地球的大氣層一樣，可按不同的高度和不同的性質(zhì)分成各個(gè)圈層，即從內(nèi)向外分為光球、色球和日冕三層。我們平?？吹降奶?yáng)表面，是太陽(yáng)大氣的最底層，溫度約是6000℃。它是不透明的，因此我們不能直接看見(jiàn)太陽(yáng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。

2、太陽(yáng)核心太陽(yáng)的核心區(qū)域雖然很小，半徑只是太陽(yáng)半徑的1/4，但卻是太陽(yáng)那巨大能量的真正源頭。太陽(yáng)的核心溫度高達(dá)1500萬(wàn)攝氏度，壓力相當(dāng)于2500億個(gè)大氣壓。核心區(qū)的氣體被極度壓縮至水密度的150倍。在這里發(fā)生著核聚變，每秒鐘有七億噸的氫被轉(zhuǎn)化成氦。在這過(guò)程中，約有五百萬(wàn)噸的凈能量被釋放（大概相當(dāng)于38600億億兆焦耳，386后面26個(gè)0）。聚變產(chǎn)生的能量通過(guò)對(duì)流和輻射過(guò)程向外傳送。核心產(chǎn)生的能量需要通過(guò)幾百萬(wàn)年才能到達(dá)表面。

3、輻射區(qū)和對(duì)流層日核外面的一層稱(chēng)為輻射區(qū)，這一層的氣體也處在高溫高壓狀態(tài)下(但低于核心區(qū))，粒子間的頻繁碰撞,使得在核心區(qū)產(chǎn)生的能量經(jīng)過(guò)很久(幾百萬(wàn)年)才能穿過(guò)這一層到達(dá)對(duì)流區(qū)。

日核產(chǎn)生的能量通過(guò)這一區(qū)域，以輻射的形式向外傳出。它的范圍從0.25個(gè)太陽(yáng)半徑到0.86個(gè)太陽(yáng)半徑。這里的溫度比太陽(yáng)核心低的多，大約為70萬(wàn)k輻射區(qū)外為對(duì)流層，太陽(yáng)大氣在這一層呈現(xiàn)劇烈的上下對(duì)流狀態(tài)，它的厚度大約為10萬(wàn)千米。能量在對(duì)流區(qū)的傳遞要比輻射區(qū)快的多.這一層中的大量氣體以對(duì)流的方式向外輸送能量.(有點(diǎn)像燒開(kāi)水,被加熱的部分向上升，冷卻了的部分向下降.)對(duì)流產(chǎn)生的氣泡一樣的結(jié)構(gòu)就是我們?cè)谔?yáng)大氣的光球?qū)又锌吹降?米粒組織"。

4、太陽(yáng)大氣（1）太陽(yáng)光球太陽(yáng)光球就是我們平常所看到的太陽(yáng)圓面，通常所說(shuō)的太陽(yáng)半徑也是指光球的半徑。光球的表面是氣態(tài)的，其平均密度只有水的幾億分之一，但由于它的厚度達(dá)500千米，所以光球是不透明的。光球?qū)拥拇髿庵写嬖谥ち业幕顒?dòng)，用望遠(yuǎn)鏡可以看到光球表面有許多密密麻麻的斑點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)，很象一顆顆米粒，稱(chēng)之為米粒組織。它們極不穩(wěn)定，一般持續(xù)時(shí)間僅為5～10分鐘，其溫度要比光球的平均溫度高出300～400℃。目前認(rèn)為這種米粒組織是光球下面氣體的劇烈對(duì)流造成的現(xiàn)象。

（2）色球?qū)泳o貼光球以上的一層大氣稱(chēng)為色球?qū)?，平時(shí)不易被觀測(cè)到，過(guò)去這一區(qū)域只是在日全食時(shí)才能被看到。當(dāng)月亮遮掩了光球明亮光輝的一瞬間，人們能發(fā)現(xiàn)日輪邊緣上有一層玫瑰紅的絢麗光彩，那就是色球。色球?qū)雍窦s8000千米,它的化學(xué)組成與光球基本上相同，但色球?qū)觾?nèi)的物質(zhì)密度和壓力要比光球低得多。日常生活中，離熱源越遠(yuǎn)處溫度越低，而太陽(yáng)大氣的情況卻截然相反，光球頂部接近色球處的溫度差不多是4300℃，到了色球頂部溫度竟高達(dá)幾萬(wàn)度，再往上，到了日冕區(qū)溫度陡然升至上百萬(wàn)度。人們對(duì)這種反常增溫現(xiàn)象感到疑惑不解，至今也沒(méi)有找到確切的原因。

色球?qū)樱?）日冕在日全食時(shí)的短暫瞬間，常常可以看到太陽(yáng)周?chē)私k麗的色球外，還有一大片白里透藍(lán)，柔和美麗的暈光，這就是太陽(yáng)大氣的最外層──日冕。日冕的范圍在色球之上，一直延伸到好幾個(gè)太陽(yáng)半徑的地方。日冕里的物質(zhì)更加稀薄，它還會(huì)有向外膨脹運(yùn)動(dòng)，并使得熱電離氣體粒子連續(xù)地從太陽(yáng)向外流出而形成太陽(yáng)風(fēng)。

日冕二、太陽(yáng)輻射太陽(yáng)向宇宙空間發(fā)射的電磁波和粒子流。地球所接受到的太陽(yáng)輻射能量?jī)H為太陽(yáng)向宇宙空間放射的總輻射能量的二十二億分之一，但卻是地球大氣運(yùn)動(dòng)的主要能量源泉。

天文太陽(yáng)輻射量：到達(dá)地球大氣上界的太陽(yáng)輻射能量稱(chēng)為天文太陽(yáng)輻射量。

太陽(yáng)常數(shù)：在地球位于日地平均距離處時(shí)，地球大氣上界垂直于太陽(yáng)光線的單位面積在單位時(shí)間內(nèi)所受到的太陽(yáng)輻射的全譜總能量，稱(chēng)為太陽(yáng)常數(shù)。太陽(yáng)常數(shù)的常用單位為瓦/米2。因觀測(cè)方法和技術(shù)不同，得到的太陽(yáng)常數(shù)值不同。世界氣象組織(WMO)1981年公布的太陽(yáng)常數(shù)值是1368瓦/米2。1、長(zhǎng)波輻射和短波輻射地球大氣上界的太陽(yáng)輻射光譜的99％以上在波長(zhǎng)0.15～4.0微米之間。大約50％的太陽(yáng)輻射能量在可見(jiàn)光譜區(qū)（波長(zhǎng)0.4～0.76微米），7％在紫外光譜區(qū)（波長(zhǎng)<0.4微米）,43％在紅外光譜區(qū)（波長(zhǎng)>0.76微米），最大能量在波長(zhǎng)0.475微米處。由于太陽(yáng)輻射波長(zhǎng)較地面和大氣輻射波長(zhǎng)（約3～120微米）小得多，所以通常又稱(chēng)太陽(yáng)輻射為短波輻射，稱(chēng)地面和大氣輻射為

長(zhǎng)波輻射。太陽(yáng)活動(dòng)和日地距離的變化等會(huì)引起地球大氣上界太陽(yáng)輻射能量的變化。

太陽(yáng)輻射通過(guò)大氣，一部分到達(dá)地面，稱(chēng)為直接太陽(yáng)輻射；另一部分為大氣的分子、大氣中的微塵、水汽等吸收、散射和反射。被散射的太陽(yáng)輻射一部分返回宇宙空間，另一部分到達(dá)地面，到達(dá)地面的這部分稱(chēng)為散射太陽(yáng)輻射。到達(dá)地面的散射太陽(yáng)輻射和直接太陽(yáng)輻射之和稱(chēng)為總輻射。太陽(yáng)輻射通過(guò)大氣后，其強(qiáng)度和光譜能量分布都發(fā)生變化。到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射能量比大氣上界小得多，在太陽(yáng)光譜上能量分布在紫外光譜區(qū)幾乎絕跡，在可見(jiàn)光譜區(qū)減少至40％，而在紅外光譜區(qū)增至60％。

2、地球受到太陽(yáng)輻射的變化

除太陽(yáng)本身的變化外，天文輻射能量主要決定于日地距離、太陽(yáng)高度角和晝長(zhǎng)。

地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道為橢圓形，太陽(yáng)位于兩個(gè)焦點(diǎn)中的一個(gè)焦點(diǎn)上。因此，日地距離時(shí)刻在變化。每年1月2日至5日經(jīng)過(guò)近日點(diǎn)，7月3日至4日經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)日點(diǎn)。地球上接受到的太陽(yáng)輻射的強(qiáng)弱與日地距離的平方成反比。

太陽(yáng)光線與地平面的夾角稱(chēng)為太陽(yáng)高度角，它有日變化和年變化。太陽(yáng)高度角大，則太陽(yáng)輻射強(qiáng)。

白晝長(zhǎng)度指從日出到日落之間的時(shí)間長(zhǎng)度。赤道上四季白晝長(zhǎng)度均為12小時(shí)，赤道以外晝長(zhǎng)四季有變化，23.5°緯度的春、秋分日晝長(zhǎng)12小時(shí)，夏至和冬至日晝長(zhǎng)分別為14小時(shí)51分和9小時(shí)09分，到緯度66°33′出現(xiàn)極晝和極夜現(xiàn)象。南北半球的冬夏季節(jié)時(shí)間正好相反。

天文輻射的時(shí)空變化特點(diǎn)是：①全年以赤道獲得的輻射最多，極地最少。這種熱量不均勻分布，必然導(dǎo)致地表各緯度的氣溫產(chǎn)生差異，在地球表面出現(xiàn)熱帶、溫帶和寒帶氣候；②天文輻射夏大冬小，它導(dǎo)致夏季溫高冬季溫低。

三、太陽(yáng)活動(dòng)太陽(yáng)活動(dòng)是太陽(yáng)大氣中局部區(qū)域各種不同活動(dòng)現(xiàn)象的總稱(chēng)主要有太陽(yáng)黑子、光斑、譜斑、耀斑、日珥和日冕瞬變事件等

太陽(yáng)黑子：在太陽(yáng)的光球?qū)由?，有一些旋渦狀的氣流，像是一個(gè)淺盤(pán)，中間下凹，看起來(lái)是黑色的，這些旋渦狀氣流就是太陽(yáng)黑子。黑子本身并不黑，之所以看得黑是因?yàn)楸绕鸸馇騺?lái)，它的溫度要低一、二千度，在更加明亮的光球襯托下，它就成為看起來(lái)像是沒(méi)有什么亮光的、暗黑的黑子了。

太陽(yáng)活動(dòng)周期黑子的活動(dòng)周期為11.2年。屆時(shí)會(huì)對(duì)地球的磁場(chǎng)和各類(lèi)電子產(chǎn)品和電器產(chǎn)生損害。在開(kāi)始的4年左右時(shí)間里，黑子不斷產(chǎn)生，越來(lái)越多，活動(dòng)加劇，在黑子數(shù)達(dá)到極大的那一年，稱(chēng)為太陽(yáng)活動(dòng)峰年。在隨后的7年左右時(shí)間里，黑子活動(dòng)逐漸減弱，黑子也越來(lái)越少，黑子數(shù)極小的那一年，稱(chēng)為太陽(yáng)活動(dòng)谷年。國(guó)際上規(guī)定，從1755年起算的黑子周期為第一周，然后順序排列。1999年開(kāi)始為第23周。

光斑

太陽(yáng)光球邊緣出現(xiàn)的明亮組織，向外延伸到色球就是譜斑。光斑一般環(huán)繞著黑子，與黑子有密切的關(guān)系。同黑子有關(guān)的光斑由明亮的纖維組成，寬5000—10000公里，長(zhǎng)約5萬(wàn)公里，它們大致垂直于赤道；同黑子無(wú)關(guān)的光斑出現(xiàn)在70°的高緯地區(qū)，面積較小，略呈圓形，直徑約2300公里，平均壽命只有半小時(shí)。光斑比黑子早出現(xiàn)幾小時(shí)或幾天，出現(xiàn)后聚集成2部分，顯示出和黑子群類(lèi)似的偶極特性。太陽(yáng)較差自轉(zhuǎn)把最初為圓形的光斑逐步拉成橢圓形，其前導(dǎo)部分略近赤道。光斑在發(fā)展末期分解為許多小塊，然后逐步瓦解。

光斑和黑子一樣具有11年的活動(dòng)周期

光斑不僅出現(xiàn)在光球?qū)由?，色球?qū)由弦灿兴顒?dòng)的場(chǎng)所出現(xiàn)在色球?qū)由系牟唤小肮獍摺?，而叫“譜斑”。

太陽(yáng)風(fēng)太陽(yáng)風(fēng)是一種連續(xù)存在，來(lái)自太陽(yáng)并以200-800km/s的速度運(yùn)動(dòng)的等離子體流。這種物質(zhì)雖然與地球上的空氣不同，不是由氣體的分子組成，而是由更簡(jiǎn)單的比原子還小一個(gè)層次的基本粒子——質(zhì)子和電子等組成，但它們流動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的效應(yīng)與空氣流動(dòng)十分相似，所以稱(chēng)它為太陽(yáng)風(fēng)。當(dāng)然，太陽(yáng)風(fēng)的密度與地球上的風(fēng)的密度相比，是非常非常稀薄而微不足道的，一般情況下，在地球附近的行星際空間中，每立方厘米有幾個(gè)到幾十個(gè)粒子。而地球上風(fēng)的密度則為每立方厘米有2687億億個(gè)分子。太陽(yáng)風(fēng)雖然十分稀薄，但它刮起來(lái)的猛烈勁，卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過(guò)地球上的風(fēng)。在地球上，12級(jí)臺(tái)風(fēng)的風(fēng)速是每秒32.5米以上，而太陽(yáng)風(fēng)的風(fēng)速，在地球附近卻經(jīng)常保持在每秒350～450千米，是地球風(fēng)速的上萬(wàn)倍，最猛烈時(shí)可達(dá)每秒800千米以上。

太陽(yáng)耀斑

是一種最劇烈的太陽(yáng)活動(dòng)。一般認(rèn)為發(fā)生在色球?qū)又校砸步小吧虮l(fā)”。其主要觀測(cè)特征是，日面上（常在黑子群上空）突然出現(xiàn)迅速發(fā)展的亮斑閃耀，其壽命僅在幾分鐘到幾十分鐘之間，亮度上升迅速，下降較慢。特別是在，耀斑出現(xiàn)頻繁且強(qiáng)度變強(qiáng)的時(shí)候。

耀斑對(duì)氣象和水文等方面也有著不同程度的直接或間接影響

傳說(shuō)，第二次世界大戰(zhàn)時(shí)，有一天，德國(guó)前線戰(zhàn)事吃緊，后方德軍司令部報(bào)務(wù)員布魯克正在繁忙地操縱無(wú)線電臺(tái)，傳達(dá)命令。突然，耳機(jī)里的聲音沒(méi)有了。他檢查機(jī)器，電臺(tái)完整無(wú)損；撥動(dòng)旋鈕，改變頻率，仍然無(wú)濟(jì)于事。結(jié)果，前線失去聯(lián)系，像群龍無(wú)首似的陷入一片混亂，戰(zhàn)役以失敗而告終。布魯克因此受到軍事法庭判處死刑。他仰天呼喊“冤枉！冤枉！”后來(lái)查清，這次無(wú)線電中斷，“罪魁禍?zhǔn)住笔且?。布魯克的死，?shí)在冤枉。

日珥

在日全食時(shí)，太陽(yáng)的周?chē)傊粋€(gè)紅色的環(huán)圈，上面跳動(dòng)著鮮紅的火舌，這種火舌狀物體就叫做日珥，日珥是通常發(fā)生在色球?qū)拥?，它像是太?yáng)面的"耳環(huán)"一樣。按運(yùn)動(dòng)情況來(lái)看，日珥可分為爆發(fā)型、寧?kù)o型和活動(dòng)型這樣三大類(lèi)。如果細(xì)分下去可以分為十幾類(lèi)。寧?kù)o日珥，在觀測(cè)時(shí)間內(nèi)似乎是不動(dòng)的，而活動(dòng)日珥，則老在不停地變化著。它們從太陽(yáng)表面噴出來(lái)，沿著弧形路線，又慢慢地落回到太陽(yáng)表面上。但有的日珥噴得很快、很高，它的物質(zhì)沒(méi)有落回日面，而是拋射入宇宙空間了，爆發(fā)日珥的高度可以達(dá)到幾十萬(wàn)千米。1938年爆發(fā)的一個(gè)最大日珥，頃刻間上升到157萬(wàn)千米的高空。地球的直徑不過(guò)1.3萬(wàn)千米。

日冕

日全食時(shí)，黑暗的太陽(yáng)外圍是銀白色的光芒，像帽子似地扣在太陽(yáng)上，因此稱(chēng)為日冕。日冕是太陽(yáng)最外圍大氣。平時(shí)要觀測(cè)日冕，需要用特別的日冕儀。日冕的范圍很大，用日冕儀只可以觀測(cè)到接近太陽(yáng)表面的那部分日冕，一般叫做內(nèi)冕。它的邊界離太陽(yáng)表面約有3個(gè)太陽(yáng)半徑那么遠(yuǎn)，或者說(shuō)約為200萬(wàn)千米。在此以外的日冕叫做外冕，它向外延伸到地球軌道之外。日冕的物質(zhì)非常稀薄。內(nèi)冕密度稍微大一些，但它的密度也低于地球大氣的十億分之一，幾乎接近真空。日冕的形狀很不規(guī)則，有時(shí)候呈圓形，有時(shí)候呈扁圓形，結(jié)構(gòu)也很精細(xì)，在太陽(yáng)赤道四周有很多向外流動(dòng)的“冕流”伸向遠(yuǎn)處，太陽(yáng)極區(qū)則有一些纖細(xì)的羽毛狀的“極羽”。

四、太陽(yáng)磁流體力學(xué)1、太陽(yáng)震蕩多普勒效應(yīng)：克里斯琴·約翰·多普勒于1842年首先提出了這一理論。多普勒認(rèn)為，物體輻射的波長(zhǎng)因?yàn)楣庠春陀^測(cè)者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生變化。在運(yùn)動(dòng)的波源前面，波被壓縮，波長(zhǎng)變得較短，頻率變得較高(藍(lán)移

(blueshift))。在運(yùn)動(dòng)的波源后面，產(chǎn)生相反的效應(yīng)。波長(zhǎng)變得較長(zhǎng)，頻率變得較低(紅移

(redshift))。波源的速度越高，所產(chǎn)生的效應(yīng)越大。

1960年，美國(guó)天文學(xué)家萊頓將新研制成功的強(qiáng)力分光儀對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)表面的一個(gè)小區(qū)域，準(zhǔn)本測(cè)定它沸騰表面的運(yùn)動(dòng)情況。意外的發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)像一顆巨大的跳動(dòng)著的心臟，一張一縮的在脈動(dòng)，大約每5分鐘起伏一次。太陽(yáng)表面存在多種周期的振蕩周期為5分鐘的振蕩，周期為52分鐘的振蕩，周期大約為7~8分鐘的太陽(yáng)震蕩以及周期為160分鐘的振蕩。太陽(yáng)振蕩現(xiàn)象發(fā)生在太陽(yáng)表面，其根源在太陽(yáng)內(nèi)部，太陽(yáng)振蕩成為獲得太陽(yáng)內(nèi)部信息的途徑。2、宇宙到處有輻射1