小说屋

什么是太阳耀斑（第1页）

什么是太阳耀斑

我们知道，太阳的变化平均每隔11年左右就会有一次高峰，即黑子相对数达到极大值，这时如光斑、谱斑、耀斑、日珥等发生在太阳大气中的一些其他活动，也会达到极盛时期。而耀斑则是最强烈的太阳活动，一般认为发生在色球层中，对周围的影响也最大，所以也叫“色球爆发”。

*太阳耀斑的发现

1859年，英国科学家卡林顿和霍德逊发现，在一大群太阳黑子附近有一大片明亮闪光（呈新月形），以100千米秒的速度掠过黑子之后很快消失。后来研究发现，这是一次白光耀斑，属于特大耀斑。因为一般的耀斑只能通过某些谱线（如Ⅱ）才能看到，而那次只要用白光就可观测到，所以称为白光耀斑。

罕见的白光耀斑事件是非常珍贵的，在1859至1991年间，只报道过60次。白光耀斑不仅空间尺度很小（平均只一有十几角秒），而且持续时间很短（几分钟），释放的能量比普通耀斑大，现有的理论仍不能将关于它们的观测事实解释清楚。

利用太阳光单色仪观测一般的耀斑，我们将会看到：有的耀斑像猛烈的火山喷发，有的耀斑则突然冒出巨大扭曲的拱桥状日珥（在太阳边缘），增亮区内的物质沸腾猛烈，气势非常壮观。

*太阳耀斑的特点

按耀斑的光面积大小可以将其分为4级，由l级到4级逐渐增强。一个3级耀斑的光面积大约相当于地球表面积的50倍，可以说，地球上没有任何一种自然现象的规模能与其相比。

耀斑的最大特点是：来势凶猛，亮度上升很快，而下降直至消失则比较慢。一般说来，耀斑面积越大的，寿命也越长。小耀斑只有几分至十几分钟的寿命，大耀斑可持续几十分钟至1～2小时。在此期间，相当小的体积内会释放出大量的能量，通常一个特大的耀斑所释放的总能量，相当于100亿颗百万吨级氢弹爆炸释放能量的总和。如果把这些能量分配给地球上的人，那么每个人可得到的能量相当于2颗百万吨氢弹。可见，耀斑的爆发是一场惊天动地的大爆炸，虽然它与太阳输出的总能量相比，仍然是微不足道的。

因为耀斑这种现象是在从色球层到日冕的过渡区中大规模爆发的，并能瞬时加热局部区域等离子体，因此能在几秒钟内把数十亿吨物质加速到400～500千米秒的速度，并能带动加速高能带电粒子，因而还会产生从X射线、光学乃至射电波段的辐射。特别是其中的紫外线、X射线的辐射，通常比宁静时大几个数量级。

除此之外，太阳发生耀斑时，还会喷出大量的高能粒子流，除了主要成分质子外，还有重核离子，这令太阳的宇宙线通量也同样增大好几个数量级。

*太阳耀斑对地球的影响

虽然太阳耀斑是发生在太阳的最强烈活动，但也只不过是在宁静太阳色球层上发生的一些涟漪，这些微小的扰动基本不会对地球产生很大的影响。而地球上的生灵有大气层特别是其中的臭氧层和电离层、磁层的保护，也可免遭伤害。但在某些场合下，还是必须将耀斑对日地空间和地球物理造成重大的影响考虑进去。

发生耀斑时，太阳会发出许多辐射和粒子，其中只需8分钟X光和紫外光就抵达地球。低电离层被这些X射线进一步电离，电子密度增大，从而对短波、超短波的无线电信号的吸收增强，导致下行的无线电波骤然减弱，甚至中断，从而会使地球上通信系统、导航系统失灵，卫星图像和数据无法传到地面站，后果十分严重。

另外，几小时后，耀斑区的高能粒子流（主要是质子）也能到达地球。由于它有很强的穿透力，不容易被屏蔽，因而会使航天器舱内的人员和仪器的安全受到很大威胁。而l～3天后，更大量的慢速粒子流也会到达地球，并且好冲击地球磁层将其压缩，扰动地磁场。扰动的程度过大就会形成磁暴，会给航海和地球物理探矿等带来严重危害。1989年3月10日，太阳长寿命大爆发，引起了一场灾难性的磁暴，它不仅破坏了加拿大魁北克省735千伏的电网，还破坏了美国新泽西州核工厂的变压器。

耀斑爆发还会引起地球高层大气状态的变化，从而改变航天器的热层环境。这是因为不像绝大部分的可见光那样能到达地面，电磁辐射的高能部分绝大部分被高层大气所吸收，大部分能量在100千米以上的高空大气中沉积，从而使得高层大气的温度和密度发生突变，而航天器恰好在该区域运行。太阳宇宙线的射程短，大部分能量也会在高层大气中积累，并在地磁场的作用下在极区聚集，扰动高纬度地区的高层大气。因此，在进行一些如发射卫星等重要的空间活动时，最好避开耀斑爆发时期，甚至途经极地的航班也要避开。

1979年7月11日，发生了一件令人震惊的事件，美国天空实验室在其原来的轨道上提前4年坠落。后来分析认为，这是因为与预期相比，太阳活动的第21峰年提前了，从而使太阳活动急剧增强，在吸收大量热量后，高层大气温度上升，整个大气发生膨胀，大气受热膨胀后上升到天空实验室的运行轨道，那里的高层大气密度也因此而骤然增强，从而使天空实验室受到的大气运动阻力增加了六倍，于是使得轨道速度降低了，轨道高度也不断下降。虽然采取了一系列措施如调整姿态等来延长时日，但最终还是提早4年坠落了。

相关链接——光斑（谱斑）

太阳的光球层上，有一层斑状组织比周围更明亮，叫做光斑。通过天文望远镜观测，我们可以发现，在光球层的表面有的明亮，有的深暗。这种斑点的明暗是因为这里的温度高低不同，比较深暗的斑点叫做“太阳黑子”，比较明亮的斑点叫做“光斑”。光斑很少在太阳表面的中心区露面，却常在太阳表面的边缘“表演”。因为太阳表面中心区的辐射来自光球层的较深气层，而边缘的光主要属于光球层较高部位，所以比起太阳表面，光斑要高些。

光斑也是太阳上一种强烈的风暴，天文学家把它称为“高原风暴”，不过它的性格要更加温和。光斑只比宁静光球层略亮一些，一般只大10%；比宁静光球层的温度高300℃。许多光斑与太阳黑子还有着紧密的联系，常常在太阳黑子周围环绕“表演”。少部分光斑与太阳黑子无关，活跃区域在70°高纬地区，面积比较小，光斑平均寿命为15天左右，较大的光斑寿命可达3个月。

光斑除了出现在光球层上，也出现在色球层上。当它在色球层上“的活动位置大致与在光球层上露面时吻合。不过，出现在色球层上的叫“谱斑”，而不叫“光斑”。实际上，虽然它们的位置高度不同，但光斑与谱斑是同一个整体。