地球上的水占多少一共才几千万兆吨,我们该怎么利用这些水呢!

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太阳//太阳耀斑//太阳黑子//太阳风//太阳辐射//太阳外三层//地球//月亮
太阳(英文:Sun, 法文:Soleil)是距离地球最近的恒星,是的中心天体,太阳系质量的99.87%都集中在太阳。其中心区不停地进行热核反应所产生的能量以辐射方式向宇宙空间发射。
太阳是太阳系的中心天体。太阳由里向外分别为太阳核反应区、、太阳大气层。其中心区不停地进行,所产生的能量以辐射方式向宇宙空间发射。其中二十二亿分之一的能量辐射到地球,成为地球上光和热的主要来源。恒星也有自己的生命史,它们从诞生、成长到衰老,最终走向死亡。它们大小不同,色彩各异,演化的历程也不尽相同。恒星与生命的联系不仅表现在它提供了光和热。实际上构成行星和生命物质的重原子就是在某些恒星生命结束时发生的爆发过程中创造出来的。
太阳基本物理参数
  天文符号:☉
  直径:1 392 000公里(地球直径的109倍)
  体积:1.412×10^27 立方米(地球的130万倍)
  质量:1.989×10^30 千克(地球的332 946倍)
  温度:约6000K(表面),1560万K (核心),5百万K(日冕)
  平均密度:1.409克/立方厘米
  宇宙年:225百万年
  自转会合周期: 赤道=26.9天 ,极区=31.1天
  太阳年龄:约4.57×10^9年
  太阳活动周期:11.04年
  总辐射功率:3.83×10^26 /秒
  太阳常数f=1.97卡·厘米^2·分^-1
  光谱型:G2V
  目视星等 = -26.74等
  绝对目视星等 =4.83等
  热星等 =-26.82等
  绝对热星等 = 4.75等
  太阳表面重力加速度 =2.74×10^2米/秒^2 (为地球表面重力加速度的27.9倍)
  太阳表面脱离速度 =618 公里/秒
  地球附近太阳风的速度:450公里/秒
  太阳运动速度(方向α=18h07m,δ=+30°)=19.7 公里/秒
  日地距离:
  日地平均距离(天文单位) = 1.^11 米(1亿5千万公里)
  日地最远距离 =1. 米
日地最近距离 =1. 米
太阳运行的轨道
太阳位于银道面之北的猎户座旋臂上,距离银河系中心约26000光年,在以北约26光年,它一方面绕着以每秒250公里的速度旋转(周期大概是2.5亿年),另一方面又相对于周围恒星以每秒19.7公里的速度朝着附近方向运动。太阳也在自转,其周期在日面赤道带约25天;两极区约为35天。
太阳的结构
太阳只是一颗非常普通的恒星,在广袤浩瀚的繁星世界里,太阳的、大小和物质密度都处于中等水平。只是因为它离最近,所以看上去是天空中最大最亮的天体。其它恒星离我们都非常遥远,即使是最近的恒星,也比太阳远27万倍,看上去只是一个闪烁的光点。
组成太阳的物质大多是些普通的气体,其中约占71.3%, 约占27%,其它元素占2%。太阳从中心向外可分为核反应区、辐射区和对流区、。太阳的,像地球的大气层一样,可按不同的高度和不同的性质分成各个圈层,即从内向外分为、和三层。我们平常看到的太阳表面,是太阳大气的最底层,温度约是6000℃。它是不透明的,因此我们不能直接看见太阳内部的结构。但是,天文学家根据物理理论和对太阳表面各种现象的研究,建立了太阳内部结构和物理状态的模型。这一模型也已经被对于其他恒星的研究所证实,至少在大的方面,是可信的。
  核反应区
  太阳的内部主要可以分为三层:核心区、辐射区和对流区。
  太阳的核心区域半径是太阳半径的1/4,约为整个太阳质量的一半以上。太阳核心的温度极高,达1500万℃,压力也极大,使得由氢聚变为氦的热核反应得以发生,从而释放出极大的能量。这些能量再通过辐射层和中物质的传递,才得以传送到达太阳光球的底部,并通过光球向外辐射出去。太阳中心区的物质密度非常高。每立方厘米可达160克。太阳在自身强大重力吸引下,太阳中心区处于高密度、高温和高压状态。是太阳巨大能量的发祥地。太阳中心区产生的能量的传递主要靠辐射形式。太阳中心区之外就是辐射层,辐射层的范围是从热核中心区顶部的0.25个太阳半径向外到0.86个太阳半径,这里的温度、密度和压力都是从内向外递减。从体积来说,辐射层占整个太阳体积的绝大部分。太阳内部能量向外传播除辐射,还有对流过程。即从太阳0.86个太阳半径向外到达太阳大气层的底部,这一区间叫对流层。这一层气体性质变化很大,很不稳定,形成明显的上下对流运动。这是太阳内部结构的最外层。
  太阳光球就是我们平常所看到的太阳圆面,通常所说的太阳半径也是指光球的半径。光球层位于对流层之外,属太阳大气层中的最低层或最里层。光球的表面是气态的,其平均密度只有水的几亿分之一,但由于它的厚度达500千米,所以光球是不透明的。光球层的大气中存在着激烈的活动,用望远镜可以看到光球表面有许多密密麻麻的斑点状结构,很象一颗颗米粒,称之为。它们极不稳定,一般持续时间仅为5~10分钟,其温度要比光球的平均温度高出300~400℃。目前认为这种米粒组织是光球下面气体的剧烈对流造成的现象。
  光球表面另一种著名的活动现象便是。黑子是光球层上的巨大气流旋涡,大多呈现近椭圆形,在明亮的光球背景反衬下显得比较暗黑,但实际上它们的温度高达4000℃左右,倘若能把黑子单独取出,一个大黑子便可以发出相当于满月的光芒。日面上黑子出现的情况不断变化,这种变化反映了太阳辐射能量的变化。太阳黑子的变化存在复杂的周期现象,平均活动周期为11.2年。
  紧贴光球以上的一层大气称为色球层,平时不易被观测到,过去这一区域只是在时才能被看到。当遮掩了光球明亮光辉的一瞬间,人们能发现边缘上有一层玫瑰红的绚丽光彩,那就是色球。色球层厚约8000千米,它的化学组成与光球基本上相同,但色球层内的物质密度和压力要比光球低得多。日常生活中,离热源越远处温度越低,而太阳大气的情况却截然相反,光球顶部接近色球处的温度差不多是4300℃,到了色球顶部温度竟高达几万度,再往上,到了日冕区温度陡然升至上百万度。人们对这种反常增温现象感到疑惑不解,至今也没有找到确切的原因。
  在色球上人们还能够看到许多腾起的火焰,这就是天文上所谓的“”。日珥是迅速变化着的活动现象,一次完整的日珥过程一般为几十分钟。同时,日珥的形状也可说是千姿百态,有的如浮云烟雾,有的似飞瀑喷泉,有的好似一弯拱桥,也有的酷似团团草丛,真是不胜枚举。天文学家根据形态变化规模的大小和变化速度的快慢将日珥分成宁静日珥、活动日珥和三大类。最为壮观的要属爆发日珥,本来宁静或活动的日珥,有时会突然"怒火冲天",把气体物质拼命往上抛射,然后回转着返回太阳表面,形成一个环状,所以又称环状日珥。
日冕是太阳大气的最外层。日冕中的物质也是等离子体,它的密度比色球层更低,而它的温度反比色球层高,可达上百万摄氏度。在日全食时在日面周围看到放射状的非常明亮的银白色光芒即是日冕。日冕的范围在色球之上,一直延伸到好几个太阳半径的地方。日冕还会有向外膨胀运动,并使得热电离气体粒子连续地从太阳向外流出而形成。
  太阳看起来很平静,实际上无时无刻不在发生剧烈的活动。太阳表面和大气层中的活动现象,诸如太阳黑子、和日冕物质喷发(日珥)等,会使太阳风大大增强,造成许多地球──例如增多、大气电离层和的变化。太阳活动和太阳风的增强还会严重干扰地球上无线电通讯及航天设备的正常工作,使上的精密电子仪器遭受损害,地面电力控制网络发生混乱,甚至可能对和中的生命构成威胁。因此,监测太阳活动和太阳风的强度,适时作出"空间气象"预报,越来越显得重要。
2000万年前古时候祖先肉眼都看到了像3条腿的乌鸦的黑子通过一般的观测太阳,观测到的是的活动。在光球上常常可以看到很多黑色斑点,它们叫做“太阳黑子”。太阳黑子在日面上的大小、多少、位置和形态等,每天都不同。太阳黑子是光球层物质剧烈运动而形成的局部强区域,也是光球层活动的重要标志。长期观测太阳黑子就会发现,有的年份多,有的年份黑子少,有时甚至几天,几十天日面上都没有黑子。天文学家们早就注意到,太阳黑子从最多或最少的年份到下一次最多或最少的年份,大约相隔11年。也就是说,太阳黑子有平均11的活动周期,这也是整个太阳的活动周期。天文学家把太阳黑子最多的年份称之为“太阳活动峰年”,把太阳黑子最少的年份称之为“太阳活动宁静年”。
  太阳耀斑
  太阳耀斑是一种最剧烈的太阳活动。一般认为发生在色球层中,所以也叫“色球爆发”。其主要观测特征是,日面上(常在黑子群上空)突然出现迅速发展的亮斑闪耀,其寿命仅在几分钟到几十分钟之间,亮度上升迅速,下降较慢。特别是在太阳活动峰年,耀斑出现频繁且强度变强。别看它只是一个亮点,一旦出现,简直是一次惊天动地的大爆发。这一增亮释放的能量相当于10万至100万次强火山爆发的总能量,或相当于上百亿枚百吨级氢弹的爆炸;而一次较大的耀斑爆发,在一二十分钟内可释放10的25次幂焦耳的巨大能量。
  除了日面局部突然增亮的现象外,耀斑更主要表现在从射电波段直到X射线的辐射通量的突然增强;耀斑所发射的辐射种类繁多,除外,有、和,有和射电辐射,还有和高能粒子流,甚至有能量特高的。
  耀斑对地球空间环境造成很大影响。太阳色球层中一声爆炸,地球大气层即刻出现缭绕余音。耀斑爆发时,发出大量的高能粒子到达地球轨道附近时,将会严重危及宇宙飞行器内的宇航员和仪器的安全。当耀斑辐射来到地球附近时,与大气分子发生剧烈碰撞,破坏电离层,使它失去反射无线电电波的功能。无线电通信尤其是短波通信,以及电视台、电台广播,会受到干扰甚至中断。耀斑发射的高能带电粒子流与地球高层大气作用,产生极光,并干扰地球磁场而引起磁暴。
  此外,耀斑对气象和水文等方面也有着不同程度的直接或间接影响。正因为如此,人们对耀斑爆发的探测和预报的关切程度与日俱增,正在努力揭开耀斑的奥秘。
  光斑(谱斑)
  太阳光球层上比周围更明亮的斑状组织。用天文望远镜对它观测时,常常可以发现:在光球层的表面有的明亮有的深暗。这种明暗斑点是由于这里的温度高低不同而形成的,比较深暗的斑点叫做“太阳黑子”,比较明亮的斑点叫做“光斑”。光斑常在太阳表面的边缘“表演”,却很少在太阳表面的中心区露面。因为太阳表面中心区的辐射属于光球层的较深气层,而边缘的光主要来源光球层较高部位,所以,光斑比太阳表面高些,可以算得上是光球层上的“高原”。
  光斑也是太阳上一种强烈风暴,天文学家把它戏称为“高原风暴”。不过,与乌云翻滚,大雨滂沱,狂风卷地百草折的地面风暴相比,“高原风暴”的性格要温和得多。光斑的亮度只比宁静光球层略强一些,一般只大10%;温度比宁静光球层高300℃。许多光斑与太阳黑子还结下不解之缘,常常环绕在太阳黑子周围“表演”。少部分光斑与太阳黑子无关,活跃在70°高纬区域,面积比较小,光斑平均寿命约为15天,较大的光斑寿命可达三个月。
  光斑不仅出现在光球层上,色球层上也有它活动的场所。当它在色球层上“表演”时,活动的位置与在光球层上露面时大致吻合。不过,出现在色球层上的不叫“光斑”,而叫“谱斑”。实际上,光斑与谱斑是同一个整体,只是因为它们的“住所”高度不同而已,这就好比是一幢楼房,光斑住在楼下,谱斑住在楼上。
  米粒组织
  米粒组织是太阳光球层上的一种日面结构。呈多角形小颗粒形状,得用天文望远镜才能观测到。米粒组织的温度比米粒间区域的温度约高300℃,因此,显得比较明亮易见。虽说它们是小颗粒,实际的直径也有1000公里~2000公里。
  明亮的米粒组织很可能是从对流层上升到光球的热气团,不随时间变化且均匀分布,且呈现激烈的起伏运动。米粒组织上升到一定的高度时,很快就会变冷,并马上沿着上升热气流之间的空隙处下降;寿命也非常短暂,来去匆匆,从产生到消失,几乎比地球大气层中的云消烟散还要快,平均寿命只有几分钟,此外,近年来发现的超米粒组织,其尺度达3万公里左右,寿命约为20小时。
有趣的是,在老的米粒组织消逝的同时,新的米粒组织又在原来位置上很快地出现,这种连续现象就像我们日常所见到的沸腾米粥上不断地上下翻腾的热气泡。
太阳的生命周期
  目前太阳所处的阶段,通过对及宇宙年代学模型的,已经历了大约45.7亿年。
  据研究,45.9亿年前一团氢的迅速坍缩形成了一颗第三代第一星族的,即太阳。这颗新生的恒星沿着距中心约27,000的近乎圆形轨道运行。
  太阳在其主序星阶段已经到了中年期,在这个阶段它核心内部发生的恒星核合成反应将氢聚变为氦。在太阳的核心,每秒能将超过400万吨物质转化为能量,生成和太阳幅射。以这个速度,太阳至今已经将大约100个地球质量的物质转化成了能量。太阳作为主序星的时间大约持续100亿年。
  太阳的质量不足以爆发为。在50~60亿年后,太阳将转变成,当其核心的氢耗尽导致核心收缩及温度升高时,太阳外层将会膨胀。当其核心温度升高到100,000,000 K时,将发生氦的聚变而产生碳,从而进入渐近巨星分支。
  地球的最终命运还不清楚。太阳变成红巨星时,其半径可超过1,超出地球目前的轨道,是当前太阳半径的260倍。然而,届时作为渐近巨星分支恒星,太阳将会由于而失去当前质量的约30%,因而行星轨道将会外推。仅就此而言,地球也许会幸免被太阳吞噬。然而,新的研究认为地球还是会因为潮汐作用的影响而被太阳吞掉。即使地球能逃脱被太阳熔融的命运,地球上的水将被蒸发而大气层也会散逸。实际上,即使太阳还是主序星时,它也会逐步变得更亮,表面温度缓慢上升。太阳温度的上升将在9亿年后导致地球表面温度升高,造成目前我们所知的生命无法生存。其后再过10亿年,地球表面的水将完全消失。
红巨星阶段之后,由热产生的强烈脉动会抛掉太阳的外壳,形成。失去外壳后剩下的只有极为炽热的恒星核,它将会成为,在漫长的时间中慢慢冷却和暗淡下去。这就是中低质量恒星的典型演化过程[4]。
太阳的能量
  作为一颗恒星太阳,其总体外观性质是,光度为383亿亿亿瓦,绝对星等为4.8,他是一颗黄色G2型矮星,有效温度等于开氏5800度。太阳与在轨道上绕它公转的地球的平均距离为km(499.005光秒或1天文单位)。按质量计,它的物质构成是71%的氢、26%的氦和少量重元素。太阳圆面在天空的角直径为32角分,与从地球所见的月球的角直径很接近,是一个奇妙的巧合(太阳直径约为月球的400倍而离我们的距离恰是地月距离的400倍),使日食看起来特别壮观。由于太阳比其他恒星离我们近得多,其视星等达到-26.8,成为地球上看到最明亮的天体。太阳每25.4天自转一周(平均周期;赤道比高纬度自转得快),每2亿年绕银河系中心公转一周。太阳因自转而呈轻微扁平状,与完美球形相差0.001%,相当于赤道半径与极半径相差6km(地球这一差值为21km,月球为9km,木星9000km,土星5500km)。差异虽然很小,但测量这一扁平性却很重要,因为任何稍大一点的扁平程度(哪怕是0.005%)将改变太阳引力对水星轨道的影响,而使根据水星近日点进动对广义相对论所做的检验成为不可信。
  太阳风
  太阳风是一种连续存在,来自太阳并以200-800km/s的速度运动的等离子体流。这种物质虽然与地球上的空气不同,不是由气体的分子组成,而是由更简单的比原子还小一个层次的基本粒子——质子和电子等组成,但它们流动时所产生的效应与空气流动十分相似,所以称它为太阳风。当然,太阳风的密度与地球上的风的密度相比,是非常非常稀薄而微不足道的,一般情况下,在地球附近的行星际空间中,每立方厘米有几个到几十个粒子。而地球上风的密度则为每立方厘米有2687亿亿个分子。太阳风虽然十分稀薄,但它刮起来的猛烈劲,却远远胜过地球上的风。在地球上,12级台风的风速是每秒32.5米以上,而太阳风的风速,在地球附近却经常保持在每秒350~450千米,是地球风速的上万倍,最猛烈时可达每秒800千米以上。太阳风从太阳大气最外层的日冕,向空间持续抛射出来的物质粒子流。这种粒子流是从冕洞中喷射出来的,其主要成分是氢粒子和氦粒子。太阳风有两种:一种持续不断地辐射出来,速度较小,粒子含量也较少,被称为“持续太阳风”;另一种是在太阳活动时辐射出来,速度较大,粒子含量也较多,这种太阳风被称为“扰动太阳风”。扰动太阳风对地球的影响很大,当它抵达地球时,往往引起很大的磁暴与强烈的极光,同时也产生电离层骚扰。太阳风的存在,给我们研究太阳以及太阳与地球的关系提供了方便。
  太阳光
  到达地球上界的太阳辐射能量称为天文太阳辐射量。在地球位于日地平均距离处时,地球大气上界垂直于太阳光线的单位面积在单位时间内所受到的太阳辐射的全谱总能量,称为。太阳常数的常用单位为瓦/米2。因观测方法和技术不同,得到的太阳常数值不同。 (WMO)1981年公布的太阳常数值是1368瓦/米2。地球大气上界的太阳辐射光谱的99%以上在波长0.15~4.0微米之间。大约50%的太阳辐射能量在可见光谱区(波长0.4~0.76微米),7%在紫外光谱区(波长&0.4微米),43%在红外光谱区(波长&0.76微米),最大能量在波长0.475微米处。由于太阳辐射波长较地面和大气辐射波长(约3~120微米)小得多,所以通常又称太阳辐射为短波辐射,称地面和大气辐射为长波辐射。太阳活动和日地距离的变化等会引起地球大气上界太阳辐射能量的变化。
  地球上除原子能和火山、地震以外,太阳能是一切能量的总源泉。
  到达地球大气上界的太阳辐射能量称为天文太阳辐射量。在地球位于日地平均距离处时,地球大气上界垂直于太阳光线的单位面积在单位时间内所受到的太阳辐射的全谱总能量,称为太阳常数。太阳常数的常用单位为瓦/米2。因观测方法和技术不同,得到的太阳常数值不同。世界气象组织(WMO)1981年公布的太阳常数值是1368瓦/米2。如果将太阳常数乘上以日地平均距离作半径的球面面积,这就得到太阳在每分钟发出的总能量,这个能量约为每分钟2.273×10^28焦。(太阳每秒辐射到太空的热量相当于一亿亿吨煤炭完全燃烧产生热量的总和,相当于一个具有5200万亿亿马力的发动机的功率。太阳表面每平方米面积就相当于一个85000马力的动力站。)而地球上仅接收到这些能量的22亿分之一。太阳每年送给地球的能量相当于100亿亿度电的能量。太阳能取之不尽,用之不竭,又无污染,是最理想的能源。
  地球大气上界的太阳辐射光谱的99%以上在波长0.15~4.0微米之间。大约50%的太阳辐射能量在可见光谱区(波长0.4~0.76微米),7%在紫外光谱区(波长&0.4微米),43%在红外光谱区(波长&0.76微米),最大能量在波长0.475微米处。由于太阳辐射波长较地面和大气辐射波长(约3~120微米)小得多,所以通常又称太阳辐射为短波辐射,称地面和大气辐射为长波辐射。
太阳每时每刻都在向地球传送着光和热,有了太阳光,地球上的植物才能进行光合作用。植物的叶子大多数是绿色的,因为它们含有叶绿素。叶绿素只有利用太阳光的能量,才能合成种种物质,这个过程就叫光合作用。据计算,整个世界的绿色植物每天可以产生约4亿吨的蛋白质、碳水化合物和脂肪,与此同时,还能向空气中释放出近5亿吨的氧,为人和动物提供了充足的食物和氧气。
  对于人类来说,光辉的太阳无疑是宇宙中最重要的天体。万物生长靠太阳,没有太阳,地球上就不可能有姿态万千的生命现象,当然也不会孕育出作为智能生物的人类。太阳给人们以光明和温暖,它带来了日夜和季节的轮回,左右着地球冷暖的变化,为地球生命提供了各种形式的能源。
  在人类历史上,太阳一直是许多人顶礼膜拜的对象。中华民族的先民把自己的祖先炎帝尊为太阳神。而在古希腊神话中,太阳神则是宙斯(万神之王)的儿子。
  希腊太阳神话
  太阳神是天神和女神(Leto)所生之子。神后(Hera)由于妒忌宙斯和勒托的相爱,残酷地迫害勒托,致使她四处流浪。后来总算有一个浮岛德罗斯收留了勒托,她在岛上艰难地生下了和。于是赫拉就派巨蟒皮托前去杀害勒托母子,但没有成功。后来,勒托母子交了好运,赫拉不再与他们为敌,他们又回到众神行列之中。阿波罗为替母报仇,就用他那百发百中的神箭射死了给人类带来无限灾难的巨蟒皮托,为民除了害。阿波罗在杀死巨蟒后十分得意,在遇见小爱神(Eros)时讥讽他的小箭没有威力,于是厄洛斯就用一枝燃着恋爱火焰的箭射中了阿波罗,而用一枝能驱散爱情火花的箭射中了仙女(Daphne),要令他们痛苦。达佛涅为了摆脱阿波罗的追求,就让父亲把自己变成了,不料阿波罗仍对她痴情不已,这令达佛涅十分感动。而从那以后,阿波罗就把月桂作为饰物,桂冠成了胜利与荣誉的象征。每天黎明,太阳神阿波罗都会登上太阳金车,拉着缰绳,高举神鞭,巡视大地,给人类送来光明和温暖。所以,人们把太阳看作是光明和生命的象征。
  北欧太阳神话
  丰侥、兴旺、爱情、和平之神,美丽的仙国阿尔弗海姆的国王。一说他与巴尔德尔同为光明之神,或称太阳神。他属下的小在全世界施言行善。他常骑一只长着金黄色鬃毛的野猪出外巡视。人人都享受着他恩赐的和平与幸福。他有一把宝剑,光芒四射,能腾云驾雾。他还有一只袖珍魔船,必要时可运载所有的神和他们的武器。
  中国太阳神话
  在中国古典诗歌作品中,太阳意象不仅出现的次数多,而且涉及的内容也十分丰富。它的起源可追溯到原始的太阳崇拜,后来逐渐衍生出皇权、家庭温暖、时间短促、离情别恨等多种含义。
  相传上古时期,夏代有穷国的国王是一个名叫后羿的英俊男子。那后羿不仅长得潇洒,而且文武双全,天文、地理无所不知,谋略、武艺无所不精,尤其还射得一手好箭。有穷国在后羿的英明治理下,蒸蒸日上,威震四方。人们丰衣足食,安居乐业,日出而作,日落而息,呈现一派丰盛祥和的景象。
  后羿每天处理完国事后,就带上心爱的弓箭(听说此箭乃神灵所赐),到射箭场进行练习,日复一日,年复一年,从未间断。他的箭术已到出神入化、无人能比的地步。
  日子在和平、美满中一天天过去,有穷国日趋繁荣。就在人们沉浸在幸福、满足之中时,突然,祸从天降。
  那是仲夏的一天,那天早晨和往日并无不同,可到了日出时候,东方一下子升出来十个太阳。人们看着眼前的一切,目瞪口呆。大家清楚,天上挂着十个太阳意味着什么。立时,哭喊着、祈祷声一片。人们用尽各种办法祈求上天开恩,收回多出的九颗太阳,但一切无济于事。一天又一天,田里的庄稼渐渐枯萎,河里的水慢慢干涸,老弱病残者一个接一个地倒下……后羿看着眼前的一切,心如刀绞,可是无计可施。他愁肠欲断,焦虑万分,日渐憔悴。一天,困倦不已的他刚搭上眼,忽梦见一白胡老人,老人指点他,将九个箭靶做成太阳形状,每天对准靶心,练上七七四十九天后,便可射落天上的太阳,并嘱咐他,此事不可外扬,只有到了第五十天才可让人知道。后羿睁开眼,惊喜不已,立刻动手做箭靶,箭靶做好后,便带上箭躲到深山里,没日没夜地练起来。到了第五十天,国王要射日的消息传出后,在死亡线上挣扎的人们精神顿时振奋起来,仿佛看到了生的希望。人们唯恐后羿的箭射不落太阳,男女老幼顶着火一般的烈日,用最短的时间,搭起一座数米高的楼台,并抬来战鼓,为后羿呐喊助威。后羿在震耳欲聋的鼓声里,一步步登上楼台,在他身后,是无数双渴求、期盼的眼睛,在他周围,是痛苦呻吟的土地,在他头顶,是炽热、张狂的太阳。他告诉自己只能成功,不许失败。尽管知道走的是一条不归路,但为了救出受苦受难的民众,他无怨无悔。
  终于到达楼顶了,后羿回首最后一次看了看他的臣民,他的王宫,然后抬起头,举起手中的箭,缓缓拉开弓。“嗖”,只听一声巨响,被击中的太阳应声坠下,随即不知去向。台下一片欢呼,呐喊声、战鼓声穿透云霄。后羿一鼓作气,连连拉弓,又射落了七颗。还剩最后两颗了,此时,他已精疲力尽,可他知道,天上只能留下一颗太阳,如果此时放弃,就意味着前功尽弃。他再一次举起箭,用尽全身力气,将第九颗太阳击落后,便一头栽倒在地,再也没起来。一切恢复了原样,而勇敢、可敬的后羿却永远闭上了眼睛……
  被射中的九颗太阳,坠落到九个不同的地方。其中的一颗,掉到了黄海边上,并砸出了一个湖,这个湖后人称作射阳湖。不久,从射阳湖里流出一条河,人们把它称作。
  《》中关于太阳的神话传说
在遥远的东南海外,有一个羲和国,国中有一个异常美丽的女子叫,她每天都在甘渊中洗太阳。太阳在经过夜晚之后就会被污染,经过羲和的洗涤,那被污染了的太阳,在第二天升起的时候仍会皎洁如初。这个羲和,实际上是传说中的上古帝王的妻子,她生了十个太阳,并且让这十个太阳轮流在空中执勤,把光明与温暖送到人间。这十个太阳的出发地十分荒凉偏僻,那地方有座山,山上有棵扶桑树,树高三百里,但它的叶子却像芥子一般大小。树下有个深谷叫汤谷,这是太阳洗浴的地方。它们洗浴完了,就藏在树枝上擦摩身子。每天由最上边的那一个骑着鸟儿巡游天空,其他的便依次上登,准备出发……
太阳的观测历史
  人类对太阳[1]的观测可以追溯到公元前2000年,在中国古代的典籍《尚书》中记载了发生在夏代的一次日食。中国古代汉字中用⊙代表太阳,表明中国很早以前就已看到了太阳黑子。《汉书·五行志》中记载了人类最早的黑子记录:“日出黄,有黑气大如钱,居日中央。”公元前400年,希腊人曾经看到过太阳黑子,但在欧洲被遗忘,直到1605年伽利略通过望远镜重新发现了它。
  1239年,俄罗斯的编年史中曾提到过日珥,称其为“火舌”,1842年在一次日食中重新发现了日珥。1843年,Schwabe发现了太阳活动的11年周期,1851年在一次日食中拍摄到了第一张日冕的照片。1859年人们发现了太阳耀斑。
  英国物理学家牛顿使用三棱镜将太阳光分解为光谱,发现太阳光是由七种颜色的光混合而成的。英国天文学家威廉·赫歇尔在太阳光中发现了红外线。1824年,夫琅禾费发现了太阳光谱中的谱线,1868年又在太阳光谱中发现了一种新的元素,取名为氦(helium,意为太阳神),次年又发现了新的谱线,认为是另外一种元素,定名为coronium,后证明这只是普通元素的高电离态谱线。
  1908年,美国天文学家海耳发现黑子具有很强的磁场。1930年发明了日冕仪,使得随时观测日冕成为可能。1938年,汉斯·贝特提出了恒星内部质子-质子链反应和碳氮氧循环两种核反应过程,阐明了太阳的能源机制。
20世纪70年代以来,空间天文的迅速发展大大促进了太阳的研究。1971年,OSO-7卫星观测到了日冕物质抛射,1975年Deubner奠定了日震学的基础。美国的天空实验室搭载的X射线望远镜观测了太阳的X射线辐射。1980年代SMM卫星首次在硬X射线波段对耀斑进行了成像。1990年,美国发射了尤里西斯号探测器观测太阳的极区。其他太阳观测卫星还有美国1995年发射的SOHO卫星、1998年发射的TRACE卫星、2002年发射的RHESSI卫星、2006年发射的STEREO卫星,日本1991年发射的阳光卫星(Solar-A)、2006年发射的日出卫星(Solar-B)等。
中医及中国古代哲学概念
  木、火、土、金、水构成五运;太阳、阳明、少阳、太阴、少阴、厥阴构成六气。于是,有了运气的变化、经络的划分、穴位的名称。太阳在这里是中医学及古代运气学的概念。聂文涛说,不知道病人体内有康复的力量就没有理解中医。《三十六计》第一计瞒天过海原文:“备周则意怠,常见则不疑。阴在阳之内,不在阳之对。太阳,太阴。”
(Solar flare)是一种最剧烈的太阳活动。周期约为11年。一般认为发生在中,所以也叫“”。其主要观测特征是,日面上(常在群上空)突然出现迅速发展的亮斑闪耀,其仅在几分钟到几十分钟之间,亮度上升迅速,下降较慢。特别是在,耀斑出现频繁且强度变强的时候。
  别看它只是一个亮点,一旦出现,简直是一次惊天动地的大爆发。这一增亮释放的相当于10万至100万次强火山爆发的总能量,或相当于上百亿枚百吨级的;而一次较大的耀斑爆发,在一二十分钟内可释放巨大能量,除了日面局部突然增亮的现象外,耀斑更主要表现在从射电波段直到X射线的辐射通量的突然增强;耀斑所发射的种类繁多,除外,有、和,有和射电辐射,还有和高能粒子流,甚至有能量特高的。
  耀斑对环境造成很大影响。太阳色球层中一声爆炸,地球大气层即刻出现缭绕余音。耀斑爆发时,发出大量的高能到达地球附近时,将会严重危及内的和的安全。当耀斑辐射来到地球附近时,与大气分子发生剧烈碰撞,破坏电离层,使它失去反射无线电电波的功能。无线电通信尤其是短波通信,以及电视台、电台广播,会受到干扰甚至中断。耀斑发射的高能带电粒子流与地球高层大气作用,产生极光,并干扰地球而引起。
  此外,耀斑对和等方面也有着不同程度的直接或间接影响。正因为如此,人们对耀斑爆发的探测和预报的关切程度与日俱增,正在努力揭开耀斑的奥秘。
  传说,时,有一天,前线战事吃紧,后方德军司令部报务员布鲁克正在繁忙地操纵无线电台,传达命令。突然,耳机里的声音没有了。他检查机器,电台完整无损;拨动旋钮,改变频率,仍然无济于事。结果,前线失去联系,像群龙无首似的陷入一片混乱,战役以失败而告终。布鲁克因此受到军事法庭判处死刑。他仰天呼喊“冤枉!冤枉!” 后来查清,这次无线电中断,“罪魁祸首”是耀斑。布鲁克的死,实在冤枉。他的死,在于人们当时对耀斑还不了解。
  日,两位英国的天文学家分别用高倍望远镜观察太阳。他们同时在一大群形态复杂的黑子群附近,看到了一大片明亮的闪光发射出耀眼的光芒。这片光掠过黑子群,亮度缓慢减弱,直至消失。这就是太阳上最为强烈的活动现象——耀斑。由于这次耀斑特别强大,在白光中也可以见到,所以又叫“白光耀斑”。白光耀斑是极罕见的,它仅仅在太阳活动高峰时才有可能出现。耀斑一般只存在几分钟,个别耀斑能长达几小时。在耀斑出现时要释放大量的能量。一个特大的耀斑释放的总能量高达1026焦耳,相当于100亿颗百万吨级氢弹爆炸的总能量。耀斑是先在日冕低层开始爆发的,后来下降传到色球。用色球望远镜观测到的是后来的耀斑,或称为次级耀斑。
  耀斑按面积分为4级,由1级至4级逐渐增强,小于1级的称亚耀斑。耀斑的显著特征是辐射的品种繁多,不仅有可见光,还有射电波、紫外线、红外线、X射线和伽玛射线。耀斑向外辐射出的大量紫外线、X射线等,到达地球之后,就会严重干扰电离层对电波的吸收和反射作用,使得部分或全部短波无线电波被吸收掉,短波衰弱甚至完全中断。
  2003年10月底11月初,科学家目睹了一场有记录以来最大的太阳耀斑(solar flare)爆发。这些带电粒子大规模地倾泻而出,即使在地球以及地球周围的空间里也显而易见——这里距离源头整整有1.5亿千米远。举例来说,突击到我们邻近空间中的粒子,它们的轰击有时会非常强大,以至于许多科学卫星和通信卫星不得不暂时关闭,少数还遭到永久性的损伤。同样,国际空间站的宇航员也面临着危险,不得不到空间站上防护相对较好的服务舱中寻求庇护。在地球上,定期航班避开了高空航线,因为在那里,飞行员可能会遇到通讯方面的问题,乘客和乘务人员可能吸收到的辐射剂量令人担忧。电网也不得不严格监控电涌(surge)。尽管有了这些努力,南部的5万户居民还是短暂地失去了电力供应。
  幸运的是,即使与最糟糕的狭路相逢,地球的磁场和大气层也可以保护地球上绝大多数的人免遭蹂躏。但是社会对科技的依赖日益加深,使得在某种程度上,几乎每个人都容易遭受攻击[参见《科学美国人》2001年4月号詹姆斯·L·伯奇所著《太空风暴的怒吼》一文]。在大耀斑爆发的过程中,最大的潜在破坏来自那些高速射离太阳外层大气的物质——在空间物理学家的术语中,它们被称为“日冕物质抛射(coronal mass ejections)”。其中一些抛射事件会将巨量的电离气体送入与地球相撞的轨道中,就像2003年多次异常巨大的耀斑爆发那样。
  太阳耀斑与太阳黑子有什么联系?
  尽管一直想弄清楚是什么引起了耀斑爆发和物质(它总是伴随着众多耀斑出现),但只有在大约最近十年中,观测才达到足够的水准,足以揭露出它们的纷繁复杂,阐明它们背后的物理机制。这多亏了20世纪90年代引入的一些新技术。结果证明,问题的关键在于磁力线突然的重新排布,这种现象被称为重联(reconnection)。
  两者几乎没有关系,首先产生现象的地点不一样,太阳黑子出现在光球层,肉眼可见,耀斑出现在色球层,必须用专业的色球望远镜观测。耀斑大爆发是导致通讯中断的原因。
  但在色球层出现的谱斑与黑子有联系,谱斑多出现在黑子集中的地区
  太阳黑子、耀斑以及日珥的成因
  黑子实际上是太阳表面上的风暴,是一个巨大的旋涡状气流。耀斑是太阳色球层中局部小区域的突然发亮,并迅速增强的现象,又叫色球爆发,它是各种太阳活动中最为剧烈的现象。位置在谱斑或光斑附近,且常在黑子群周围。耀斑在几分钟内形成,可持续存在几个小时。能量大多是紫外辐射,也发出强X射线,还有宇宙线和非高能粒子。所释放的能量极大,最大可达到1025焦耳,相当于百万吨级氢弹威力的100亿倍。日珥是非常奇特的太阳活动现象,其温度在K之间,大多数日珥物质升到一定高度后,慢慢地降落到日面上,但也有一些日珥物质漂浮在温度高达200万K的日冕低层,即不附落,也不瓦解,就像炉火熊熊的炼钢炉内居然有一块不化的冰一样奇怪,而且,日珥物质的密度比日冕高出倍,两者居然能共存几个月,实在令人费解。
  2010年太阳耀斑,世界末日?
  据美国今日宇宙网站报道,2012年,我们将会拥有一个燃烧着巨大火焰的太阳吗?科学家预计太阳活动将达到史无前例的高峰期,既在2011年的太阳周期中太阳黑子最多而且太阳活动力最强的时期。所以我们可以预见到那时将发生大量的太阳活动。一些科学家预测第24个太阳活动周(年)中的太阳极大期可能比之前年的高峰期释放更多的能量。太阳物理学家为即将发生一轮太阳活动而激动,一些新型的科学预测方法和监测工具已经被派上用场。然而,面对2012年的“世界末日”我们真的应该担心吗?
  太阳耀斑真的会在2012年毁灭地球吗?
  根据人类此前所预测的众多世界末日的场景当中的一个,在2012年将是玛雅人所预言的“世界末日”。当玛雅第五太阳纪结束时,必定会发生太阳消失,地球开始摇晃的大悲剧。根据玛雅预言所说,太阳纪只有五个循环,一但太阳经历过5次循环,地球就要毁灭。而第五太阳纪开始于公元前3113年,历经玛雅大周期5125年后,就在公元日前后结束。这个玛雅人的预言场景事实上还是有一些科学根据的,至少说明太阳活动对人类是有影响的。科学家发现在2011年的太阳周期与根据玛雅历法所提出的时间循环之间,可以找到一些可能存在的关系,但是这些关系也仅仅和天文观测有关系,玛雅人的确观察到了太阳的一些活动。此外,宗教经文(比如《圣经》)说到:我们即将迎接宣判日的到来,充满了火焰和硫磺石。所以,看起来我们似乎正在迎接日这个日子的到来,离我们最近的恒星将给我们带来难以想象的酷热!
  然而在我们迅速做出结论之前,退后一步进行全面的思考。如同其他大多数的预言说2012年“世界末日”的场景一样,由太阳所喷发出的巨大的、毁灭地球性质的太阳耀斑对于那些凶兆预知者和不明科学知识的人极具吸引力。但是让我们从对太阳耀斑效应的研究中会看到,太阳到底发生了什么,地球究竟会怎么样。事实上,我们的地球状态非常之好。
  太阳耀斑(Solar flare)是一种最剧烈的太阳活动。太阳表面突然出现亮斑闪耀,其寿命仅在几分钟到几十分钟之间,亮度上升迅速,减弱较慢。一旦出现太阳耀斑,对于太阳表面来说就是一次惊天动地的大爆发。耀斑释放的能量相当于10万至100万次强火山爆发的总能量,或相当于上百亿枚百吨级氢弹的爆炸;而一次较大的耀斑爆发,在一二十分钟内可释放巨大能量。除了太阳局部突然增亮的现象外,耀斑更主要表现在从射电波段直到X射线的辐射通量的突然增强;耀斑所发射的辐射种类繁多,除可见光外,有紫外线、X射线和伽玛射线,有红外线和射电辐射,还有冲击波和高能粒子流,甚至有能量特高的宇宙射线。耀斑爆发时,发出大量的高能粒子到达地球轨道附近时,将会严重危及宇宙飞行器内的宇航员和仪器的安全。当耀斑辐射来到地球附近时,与大气分子发生剧烈碰撞,破坏电离层,使它失去反射无线电电波的功能。无线电通信尤其是短波通信,以及电视台、电台广播,会受到干扰甚至中断。耀斑发射的高能带电粒子流与地球高层大气作用,产生极光,并干扰地球磁场而引起磁暴。此外,耀斑对气象和水文等方面也有着不同程度的直接或间接影响。但是,不会产生地磁颠倒和天空着火这样夸张的影响和场面。因此,随着人类对太阳耀斑爆发的探测和预报的关切程度与日俱增,人类正在逐渐揭开太阳耀斑的奥秘,并且逐渐了解太阳耀斑对地球的影响。
  科学家称,太阳一直处于高放射性的环境当中,太阳活动的兴起和衰落周期大约是11年,根据最新的观测资料显示,近段时间以来,太阳表面出现了一个中等大小的磁结现象。这可能预示着新一轮太阳活动周期的到来,但是由于太阳黑子活动存在着不可预见性,因而,2008年也有可能是太阳活动相对“宁静”的一年。对于年得太阳极大期,科学家认为太阳耀斑还不具有毁灭地球的能力,经过一些数据模拟和对地球大气环境的研究,2012年的太阳耀斑也只会是对地球通讯系统的一次毁灭打击,对于地球本身来说,危害不会很大。
  道听途说不可靠,专业意见辨真伪。
日斑[sunspot]即太阳黑子。
  在的上,有一些状的,像是一个浅盘,中间下,看起来是黑色的,这些旋涡状气流就是太阳黑子。黑子本身并不黑,之所以看得黑是因为比起光球来,它的要低一、二千度,在更加明亮的光球衬托下,它就成为看起来像是没有什么亮光的、暗黑的黑子了。
  太阳黑子是在太阳的光球层上发生的一种太阳活动,是太阳活动中最基本,最明显的活动现象。一般认为,太阳黑子实际上是太阳表面一种炽热气体的巨大漩涡,温度大约为4500K(热力学温标单位,就温差而言,1K等于1℃)。因为比太阳的光球层表面温度要低,所以看上去像一些深暗色的斑点。太阳黑子很少单独活动。常常成群出现。
  黑子是由本影和半影构成的,本影就是特别黑的部分,半影不太黑,是由许多纤维状纹理组成的,具有旋涡状结构。当大黑子群具有旋涡结构时,就预示着太阳上将有剧烈的变化。人类发现太阳黑子活动已经有几千年了。黑子的活动周期为11.2年。届时会对地球的磁场和各类电子产品和电器产生损害。在开始的4年左右时间里,黑子不断产生,越来越多,活动加剧,在黑子数达到极大的那一年,称为太阳活动峰年。在随后的7年左右时间里,黑子活动逐渐减弱,黑子也越来越少,黑子数极小的那一年,称为太阳活动谷年。国际上规定,从1755年起算的黑子周期为第一周,然后顺序排列。1999年开始为第23周。
  1859年,两位的分别用高倍望远镜观察太阳。他们同时在一大群形态复杂的黑子群附近,看到了一大片明亮的闪光发射出耀眼的光芒。这片光掠过黑子群,亮度缓慢减弱,直至消失。这就是太阳上最为强烈的活动现象——耀斑。由于这次耀斑特别强大,在白光中也可以见到,所以又叫“白光耀斑”。白光耀斑是极罕见的,它仅仅在太阳活动高峰时才有可能出现。耀斑一般只存在几分钟,个别耀斑能长达几。在耀斑出现时要释放大量的能量。一个特大的耀斑释放的总能量高达10^26,相当于100亿颗百万吨级爆炸的总能量。耀斑是先在日冕低层开始爆发的,后来下降传到色球。用色球望远镜观测到的是后来的耀斑,或称为次级耀斑。
  耀斑按面积分为4级,由1级至4级逐渐增强,小于1级的称亚耀斑。耀斑的显著特征是辐射的品种繁多,不仅有,还有射电波、、、和。耀斑向外出的大量紫外线、x射线等,到达地球之后,就会严重干扰对电波的吸收和反射作用,使得部分或全部短波无线电波被吸收掉,衰弱甚至完全中断。
太阳黑子特性
  太阳黑子产生的带电,可以破坏地球高空的电离层,使大气发生异常,还会干扰,从而使电讯中断。一个发展完全的黑子由较暗的核和周围较亮的部分构成,中间凹陷大约500千米。黑子经常成对或成群出现,其中由两个主要的黑子组成的居多。位于西面的叫做“前导黑子”,位于东面的叫做“后随黑子”。一个小黑子大约有1000千米,而一个大黑子则可达20万千米。
  太阳黑子的形成与太阳磁场有密切的关系。但是他到底是如何形成的,天文学家对这个问题还没有找到确切的答案。不过科学家推测,极有可能是强烈的磁场改变了某片区域的物质结构,从而使太阳内部的光和热不能有效地到达表面,形成了这样的“低温区”。黑子越多可能说明太阳越老(近年发现红矮星上黑子占据表面的一半,详见中国<天文爱好者>2005年第三期),可能也是所有恒星寿命的一般特征,黑子附近的周边应该比太阳正常的地方温度高一些(此消彼长的原因),黑子向低纬度运动是因为太阳密度小和自转的原因,就像地球上的大陆版块向低纬度运动一样,有黑子的地方存在凹陷500千米可能是温度低而不再膨胀的原因。
  太阳黑子的成因
  关于这个问题天文学界一直众说纷纭。一种说法是黑子可能是太阳的核废料(如人类核反应堆的核废料),约11年出现一次可能是黑子在太阳里面和表面的上下翻动一次造成的(如元宵在锅里被煮得上下翻动),黑子温度较低应该也是废料的一个证明(如煤炉中的炭灰在一般情况下不能再产生高温)。
  另一种说法是:由于太阳的聚变作用,热核反应区周边的物质向内补充,在半径为0.75R处物质补充速度较其周围更快,由于角动量守恒,此处运动速度比周围快,产生摩擦。由于质子与电子所受摩擦不同,所以运动的相对速度不同,产生电流,进而产生管状磁场,管内气压+磁压=管外压强,所以管内气压&管外压强。根据(pV=nRT)管内温度&管外温度。因为此结构密度小于周围物质,所以漂浮到对流层表面,形成黑子。
太阳黑子的观测历史
  上最早的太阳黑子的记录是公元前140年前后成书的《淮南子》中记载的。《汉书·五行志》中对前28年出现的黑子记载则更为详尽。
  1840年代的一位业余天文学家发现了太阳黑子10-11年的周期变化规律。通过长期的观测,人们还发现太阳黑子在日面上的活动随时间变化的纬度分布也有规律性。一开始,几乎所有的黑子都分布在±30°的纬度内,太阳活动剧烈时,它往往出现在±15处 ,并逐步向低纬度区移动,在±8°处消失。在上一个周期的黑子还没有完全消失时,下一个周期的黑子又出现在±30°纬度附近。如果以黑子的纬度为纵坐标,以时间为横坐标,绘出的黑子分布图很像蝴蝶,因而称作蝴蝶图。许多专家对蝴蝶图的含义进行了研究,但是直到现在还没有确定的结论。
太阳黑子的周期性
  天文学家对黑子的活动从1755年开始标号统计,规定太阳黑子的平均活动周期为11.2年。黑子最少的年份为一个周期的开始年,称作“太阳活动宁静年”,黑子最多的年份则称做“活动峰年”。
太阳黑子对地球的影响
  太阳是地球上光和热的源泉,它的一举一动,都会对地球产生各种各样的影响。黑子既然是太阳上物质的一种激烈的活动现象,所以对地球的影响很明显。
  当太阳上有大群黑子出现的时候,地球上的指南针会乱抖动,不能正确地指示方向;平时很善于识别方向的信鸽会迷路;无线电通讯也会受到严重阻碍,甚至会突然中断一段时间,这些反常现象将会对飞机、轮船和人造卫星的安全航行、还有电视传真等等方面造成很大的威胁。
  黑子还会引起地球上气候的变化。100多年以前,一位瑞士的天文学家就发现,黑子多的时候地球上气候干燥,农业丰收;黑子少的时候气候潮湿,暴雨成灾。我国的著名科学家竺可桢也研究出来,凡是中国古代书上对黑子记载得多的世纪,也是中国范围内特别寒冷的冬天出现得多的世纪。还有人统计了一些地区降雨量的变化情况,发现这种变化也是每过11年重复一遍,很可能也跟黑子数目的增减有关系。
  研究地震的科学工作者发现,太阳黑子数目增多的时候,地球上的地震也多。地震次数的多少,也有大约11年左右的周期性。 植物学家也发现,树木的生长情况也随太阳活动的11年周期而变化。黑子多的年份树木生长得快;黑子少的年份就生长得慢。 更有趣的是,黑子数目的变化甚至还会影响到我们的身体,人体血液中白血球数目的变化也有11年的周期性。
  关于太阳黑子,中国有世界上最早的观测记录。大约在公元前140年前的《淮南子》一书中就有“日中有踆乌”的记述。现今世界公认的最早的太阳黑子记事,是载于《汉书·五行志》中的河平元年(公元前28年)三月出现的太阳黑子:“河平元年……三月己未,日出黄,有黑气大如钱,居日中央。”这一记录将黑子出现的时间与位置都叙述得详细清楚。欧洲关于太阳黑子纪事的最早时间是公元807年8月,当时还被误认为是水星凌日的现象,直到意大利天文学家伽利略1660年发明天文望远镜后,才确认黑子是确实存在的。而在此之前,我国历史上已有关于黑子的101次记录,这些记录不但有时间,还有形状、大小、位置以及变化情况等等。难怪美国天文学家海尔会赞叹道:“中国古代观测天象,如此精勤,实属惊人。他们观测日斑,比西方早约2000年,历史上记载不绝,并且都很正确可信。”
  人在太阳黑子活动高峰期为什么容易患病
  我们知道,太阳表面温度是不一样的,有的地方温度高,有的地方温度低。当太阳中心区域的温度比周围区域低1500°左右时,这个区域看上去就比周围区域暗,如同一个光亮的圆面上出现斑斑点点的黑色斑点,人们就称它为“太阳黑子”
  太阳黑子的数量有时多,有时少,其变化是很有规律的,一般每11年为一个周期。据记载,在年的803年间,流行行大感冒发生过56次,且都出现在太阳黑子活动极大的年份。太阳黑子活动高峰时,心肌梗死的病人数量也激剧增加。
  为什么太阳黑子活动高峰时,患病人数会增加呢?原来黑子活动高峰时,太阳会发射出大量的高能粒子流与X射线,并引起地球磁暴现象。它们破坏地球上空的大气层,使气候出现异常,致使地球上的微生物大量繁殖,为疾病流行创造了条件。另一个方面,太阳黑子频繁活动会引起生物体内物质发生强烈电离。例如紫外线剧增,会引起感冒病毒细胞中遗传因子变异,并发生突变性的遗传,产生一种感染力很强而人体对它却有免疫力的亚型流感病毒。这种病毒一但通过空气或水等媒介传播开去,就会酿成来势凶猛的流行性感冒。
  科学家们还发现,在太阳黑子活动极大的年份里,致病细菌的毒性会加剧,它们进入了体后能直接影响人体的生理、生化过程,也影响病程。所以,当黑子数量达高峰期时,要及早预防疾病的大流行。
  统计研究表明,流感世界大流行不仅发生在太阳活动最强时期,也发生在太阳活动最弱时期。年流行性感冒第一次全世界大流行是在太阳黑子活动低值期(1889年为6.3;1890年为7.1),1900年流感流行也是发生在太阳黑子活动低值期(1900年为9.5,1901年为2.7),年“西班牙流感”即流行性感冒第二次全世界大流行为太阳黑子活动次高值期(1917年为103.9;1918年为80.6;1919年为63.6),年“亚洲流感”为太阳黑子活动最高值期(1957年为190.2;1958年为184.8),年“香港流感”为太阳黑子活动最高值期(1968年为105.9;1969年为105.5),1977年“俄罗斯流感”为太阳黑子活动次低值期(1976年为12.6;1977年为27.5)。太阳活动高值可促发病毒突变,低值有利于病毒大量繁殖。
太阳风是从恒星上层大气射出的超声速等离子体(带电粒子)流。在不是太阳的情况下,这种带电粒子流也常称为“”。太阳风是一种连续存在,来自并以200-800km/s的速度运动的等离子体流。这种物质虽然与地球上的空气不同,不是由气体的分子组成,而是由更简单的比原子还小一个层次的基本粒子——质子和电子等组成,但它们流动时所产生的效应与空气流动十分相似,所以称它为太阳风。当然,太阳风的密度与地球上的风的密度相比,是非常非常稀薄而微不足道的,一般情况下,在地球附近的行星际空间中,每立方厘米有几个到几十个粒子。而地球上风的密度则为每立方厘米有2687亿亿个分子。太阳风虽然十分稀薄,但它刮起来的猛烈劲,却远远胜过地球上的风。在地球上,12级台风的风速是每秒32.5米以上,而太阳风的风速,在地球附近却经常保持在每秒350~450千米,是地球风速的上万倍,最猛烈时可达每秒800千米以上。太阳风从太阳大气最外层的日冕,向空间持续抛射出来的物质粒子流。这种粒子流是从冕洞中喷射出来的,其主要成分是氢粒子和氦粒子。太阳风有两种:一种持续不断地辐射出来,速度较小,粒子含量也较少,被称为“持续太阳风”;另一种是在太阳活动时辐射出来,速度较大,粒子含量也较多,这种太阳风被称为“扰动太阳风”。扰动太阳风对地球的影响很大,当它抵达地球时,往往引起很大的磁暴与强烈的极光,同时也产生电离层骚扰。太阳风的存在,给我们研究太阳以及太阳与的关系提供了方便。
【形成原因】
  为了能够清楚的表述太阳风是怎样形成的,需要先了解太阳大气的分层情况。
  一般情况下,我们把分为六层,由内往外依次命名为:,辐射区,,,,。日核的半径占太阳半径的四分之一左右,它集中了太阳质量的大部分,并且是太阳百分之九十九以上的能量的发生地。光球是我们平常所见的明亮的太阳圆面,太阳的可见光全部是由光球面发出的。
  而日冕位于太阳的最外层,属于太阳的外层大气。太阳风就是在这里形成并发射出去的。
  用X射线或远紫外线拍下的日冕照片上可以观察到在日冕中存在着大片的长条形的或是不规则行的暗黑区域,通过和空间拍摄的,我们可以发现在日冕上长期存在着这些长条形的大尺度的黑暗区域,这里的X射线强度比其他区域要低得多,从表观上看就像日冕上的一些洞,我们形象的称之为。
  冕洞是的开放区域,这里的磁力线向宇宙空间扩散,大量的等离子体顺着磁力线跑出去,形成高速运动的粒子流。粒子流在冕洞底部速度为每秒16km左右,当到达地球轨道附近时,速度可达每秒300~400km以上。这种高速运动的等离子体流也就是我们所说的太阳风。
  太阳风从冕洞喷发而出后,夹带着被裹挟在其中的太阳向四周迅速吹散。现在我们肯定,太阳风至少可以吹遍整个。
  当太阳风到达地球附近时,与地球的偶极磁场发生作用,并把地球磁场的磁力线吹得向后弯曲。但是地磁场的磁压阻滞了等离子体流的运动,使得太阳风不能侵入地球大气而绕过地磁场继续向前运动。于是形成一个空腔,地磁场就被包含在这个空腔里。此时的地磁场外形就像一个一头大一头小的蛋状物。
  但是,当太阳出现突发性的剧烈活动时,情况会有所变化。此时太阳风中的高能会增多,这些高能离子能够沿着磁力线侵入地球的极区;并在地球两极的上层大气中放电,产生绚丽壮观的。
  1850年,一位名叫的在观察时,发现在太阳表面上出现了一道小小的闪光,它持续了约5分钟。卡林顿认为自己碰巧看到一颗大落在太阳上。
【观测简史】
  到了20世纪20年代,由于有了更精致的研究太阳的仪器。人们发现这种“太阳光”是普通的事情,它的出现往往与太阳黑子有关。例如,1899年,天文学家发明了一种“”,能够用来观察太阳发出的某一种波长的光。这样,人们就能够靠太阳大气中发光的、元素等的光,拍摄到太阳的照片。结果查明,太阳的闪光和什么陨石毫不相干,那不过是炽热的氢的短暂爆炸而已。
  小型的闪光是十分普通的事情,在太阳黑子密集的部位,一天能观察到一百次之多,特别是当在“生长”的过程中更是如此。像卡林顿所看到的那种巨大的闪光是很罕见的,一年只发生很少几次。
  有时候,闪光正好发生在太阳表面的中心,这样,它爆发的方向正冲着地球。在这样的爆发过后,地球上会一再出现奇怪的事情。一连几天,极光都会很强烈,有时甚至在地区都能看到。的指针也会不安分起来,发狂似地摆动,因此这种效应有时被称为“”。 随着科技的进步,极光的奥秘也越来越为我们所知,原来,这美丽的景色是太阳与大气层合作表演出来的作品。在太阳创造的诸如光和热等形式的能量中,有一种能量被称为"太阳风"。太阳风是太阳喷射出的带电粒子,是一束可以覆盖地球的强大的带电颗粒流。太阳风在地球上空环绕地球流动,以大约每秒400公里的速度撞击。地球磁场形如漏斗,尖端对着地球的南北两个,因此太阳发出的带电粒子沿着这个"漏斗"沉降,进入地球的两极地区。两极的高层大气,受到太阳风的轰击后会发出光芒,形成极光。在南极地区形成的叫。在北极地区形成的叫。
  在本世纪之前,这类情况对人类并没有发生什么影响。但是,到了20世纪,人们发现,磁暴会影响接收,各种电子设备也会受到影响。由于人类越来越依赖于这些设备,磁暴也就变得越来越事关重大了。比如说,在磁暴期内,无线电和电视传播会中断,也不能工作。
  天文学家更加仔细地研究了太阳的闪光,发现在这些爆发中显然有炽热的氢被抛得远远的,其中有一些会克服太阳的巨大射入空间。氢的就是,因此太阳的周围有一层质子云(还有少量复杂原子核)。1958年,美国物理学家把这种向外涌的质子云叫做“太阳风”。
  向地球方向涌来的质子在抵达地球时,大部分会被地球自身的磁场推开。不过还是有一些会进入大气层,从而引起极光和各种电现象。向地球方向射来的强大质子云的一次特大爆发,会产生可以称为“”的现象,这时,磁暴效应就会出现。
  使产生尾巴的也正是太阳风。彗星在靠近太阳时,星体周围的尘埃和气体会被太阳风吹到后面去。这一效应也在人造卫星上得到了证实。像“回声一号”那样又大又轻的卫星,就会被太阳风显著吹离事先计算好的轨道。
【相关影响】
  太阳风虽然猛烈,却不会吹袭到地球上来。这是因为地球有着自己的保护伞——地球磁场。地磁场把太阳风阻挡在地球之外。然而百密一疏,仍然会有少数漏网分子闯进来,尽管它们仅是一小撮;但还是会给地球带来一系列破坏。它会干扰地球的磁场,使地球磁场的强度发生明显的变动;它还会影响地球的高层大气,破坏地球电离层的结构,使其丧失反射无线电波的能力,造成我们的无线电通信中断;它还会影响大气臭氧层的化学变化,并逐层往下传递,直到地球表面,使地球的气候发生反常的变化,甚至还会进一步影响到地壳,引起火山爆发和地震。例如,日,人们观测到太阳突然喷发出一股巨大的火焰(它就是太阳风的风源)。几天后,7月21日,也就是这股猛烈的太阳风吹袭到地球近空时,竟使地球的自转速度突然减慢了0.85毫秒,而这一天全球也发生多起地震;与此同时,地磁场也发生被称为“磁暴”的激烈扰动,环球通信突然中断,使一些靠指南针和无线电导航的飞机、船只一下子变成了“瞎子”和“聋子”……。
  太阳风对地球的影响,只是乘虚而入的漏网分子所为。由此可见,在无所阻拦的星际空间,太阳风的威力有多大了。
  在太阳风和外面的星际物质交汇的地方,会产生冲击波。1977年发射的“旅行者一号”探测器据说在2003年的时候碰上了这种冲击波。那个冲击波距离太阳大约128亿千米~180亿千米。
  太阳风对人类的影响:
  1.当太阳风掠过地球时,会使电磁场发生变化,引起地磁暴、电离层暴,并影响通讯,特别是短波通讯。
  2.对地面的电力网、管道和其它大型结构发送强大原电荷,影响输电、输油、输气管线系统的安全。
  3.对运行的卫星也会产生影响。
  4.一次太阳风的辐射量对一个人来说很容易达到多次的X线检查量。他还会引起人体免疫力的下降,很容易引起病变,也会使人情绪易波动,甚至车祸增多
  5.会使气温增高。
【科学研究】
  一间窗户被风刮开的房子,虽然总体上能抵御猛烈风暴的袭击,但破窗而入的狂风会将屋里刮得一团糟。最新研究表明,地球磁场在太阳风面前就像是一间容易“漏风”的房子,其“漏洞”会持续“透风”长达数小时,为来自太阳的带电粒子进入地球大气层、扰乱通信和电力系统等提供可乘之机。
  在最新一期英国《自然》杂志上,美国加利福尼亚大学伯克利分校的研究人员公布了这一研究结果。研究人员说,新结果有助于更好地预测太阳风暴等恶劣“太空天气”可能给地球造成的影响。
  太阳上不时会刮出由带电粒子构成的太阳风。如果太阳活动变得剧烈,太阳风也会跟着狂暴起来。地球自身有一个绵延至太空中数万公里的磁场,能够构成抵御太阳风的保护性屏障。不过,这道屏障并非没有破绽。早在1961年,英国帝国理工学院的邓恩盖博士就曾预测,当太阳风所包含的磁场朝向在局部上与地球磁场朝向相反时,两个磁场的“磁重联”过程会导致地球磁场保护屏障产生缝隙,使太阳风的带电粒子得以乘虚而入。其他科学家后来证实了缝隙的存在,但地球磁场的这种缝隙是时开时合,还是会长时间保持洞开,科学家们一直不清楚。
  加利福尼亚大学伯克利分校的弗雷介绍说,他和同事借助美国宇航局的IMAGE探测器和欧美合作的“星团”计划所属卫星的观测数据,首次发现地球磁场缝隙会长达数小时处于敞开状态。据他们测算,在距地球表面约6万公里的地球磁场屏障边界上,缝隙面积可能达到了地球面积的两倍,由此进入的太阳风最终在北极上方电离层中产生相当于美国加利福尼亚州大小的质子极光。
【科学意义】
  太阳风的发现是20世纪空间探测的重要发现之一。经过近40年的研究,对太阳风的物理性质有了基本了解,但是至今人们仍然不清楚太阳风是怎样起源和怎样加速的。太阳风是怎样得到等离子体的供应及能量的供应的问题是空间物理学领域中经长期研究仍悬而未决的一大基本课题。
【其他相关】
  日午夜,美国纽约曼哈顿区上空将布满了一道五彩斑斓的光幕。在像纽约这样的南部地区,很少有人能够看到这种极其迷人的极光现象。不过,人们欣赏美景的心情不会持续太久。几秒钟后,该地区所有电灯泡开始变暗并闪烁不定,接着光线在瞬间突然增强,灯泡变得异常明亮。随后,所有电灯全部熄灭。90秒以后,整个美国东部地区都将停电。一年后,数以百万计的美国人开始死亡,国家基础设施将变成一堆废墟。世界银行将宣布美国变成一个发展中国家。同时,欧洲、中国以及日本等地区或国家也都和美国一样,在这次灾难中苦苦挣扎。这次灾难来源于猛烈的太阳风暴,发生在距离我们1.5亿公里之外的太阳表面。
  上述故事听起来或许有些荒谬,一般情况下太阳不会对地球造成如此巨大的灾难。不过,美国国家科学院在2009年1月发布的一份特别报告中声称,这种灾难完全有可能会发生。该研究报告由美国宇航局出资赞助。在过去几十年间,人类社会在发展的同时,也在为毁灭自己埋下了伏笔。现代的生活方式过度依赖各种科学技术,无意间让我们更多地暴露于一种超级危险之中。由太阳表面喷发出的等离子体可能会毁灭我们的电网,进而造成灾难性的后果。美国科学院特别报告起草人、科罗拉多大学太空气候专家丹尼尔-贝克尔认为,“我们现在距离这种可能性的灾难越来越近了。如果人类对将可能发生的太阳风暴准备不足,这种太空风暴就有可能会切断人类社会的电力供应、手机信号,甚至包括供水系统。”
  但也有专家表达了不同的看法,认为太阳风暴的影响主要集中在外太空,而由于地球磁场和大气层的阻挡效应,生活在地球上并不会因此受到过于明显的干扰。专家们表示,当太阳风暴活动活跃时,黑子不断燃烧、爆炸,期间释放的大量紫外线会使地球上空的电离层浓度突然增加,吸收掉短波的能量,从而造成对短波无线电信号的干扰。但日常生活中人们使用的手机,包括部分无线电都不通过电离层传播信号,因此一般的太阳风暴对地球表面的通信影响不会太大。理论上,一般的太阳风暴强度还不至于冲破地球大气和磁场的保护,对地球上的现存物种构成致命威胁。但对于2012年的太阳风暴,专家担心可能成为一个例外。
  可能给地球带来巨大灾难
美国科学家警告认为,2012年的强太阳风暴将给地球人类带来巨大的灾难,它的影响力将渗透到现代社会的每一个方面。在发出警告的专家看来,太阳风暴给地球的影响可能是“多米诺骨牌式的”。试想,当电网变得脆弱和不稳定,与供电息息相关的行业也将成为受害者:制冷设备停转,冷库里大量的食物和药品失去储藏条件而变质;水泵突然停止运转,社区的居民饮水成为难题。此外,由于卫星信号中断,GPS定位系统也会因此成为废物。事实上早在1859年就发生过类似事件,当时的太阳爆发竟然导致电报线烧毁。当然,现在地球上布满了有线和无线设施,但这些设施都难以经受太阳风暴袭击的考验。王华宁研究员:“并非危言耸听”王华宁研究员:警惕2012年太阳风暴据国外媒体近日报道,美国国家科学院的专家报告指出,2012年太阳将进入新一轮活动高潮期。美科学家担心,人类对将可能发生的太阳风暴准备不足,而这种太空风暴有可能会切断人类社会的电力供应、手机信号,甚至包括供水系统,其影响将渗透到现代社会的每一个方面。本期关注:美专家警告2012年太阳风暴可能严重影响人类这两天国外媒体报道了这样一条消息:美国专家警告2012年太阳风暴可能严重影响人类。ABC新闻网站的标题是《是否一场“卡特里娜飓风式”的太阳风暴正在酝酿》;FOX的标题则是《强烈的太阳风暴可能让美国数月内陷于停顿》。那么,这一警告是危言耸听吗?毕竟曾经出现过不少所谓的“灾难大预言”,后来被证明是无稽之谈,让人们一笑而过。并非危言耸听不过,这一警告并非危言耸听,而是建立在科学研究基础之上的结论。 天体演化理论已经揭示,太阳作为一颗相对稳定的恒星,至少已有40亿年以上的历史。在如此漫长的时间里,到底发生过多少次剧烈的爆发活动无法详尽考证;但对银河系类似太阳恒星的观测表明,这种爆发肯定非常频繁,有时候规模还非常巨大,远远超过卡特里娜飓风的威力。飓风仅仅是地球大气的剧烈运动,而太阳爆发包括强烈的电磁辐射、高能粒子流、大规模的日冕物质抛射,并在行星际空间触发规模巨大的激波。这些激波冲击地球磁场和大气,引发地磁暴、电离层暴等。我们知道太阳每隔11年就会迎来一个爆发活动频繁期,类太阳恒星也有周期性活跃现象。此外,生命现象出现于太阳系的时间与太阳的寿命相比,可以认为是非常短暂的。而生命现象中演化出人类则可以认为是瞬间。也许太阳爆发活动是催生人类的重要自然因素之一,也不排除成为人类消亡的因素之一。原因是目前的太阳爆发活动强度还不至于冲破地球大气和磁场的保护,对地球上的现存物种构成致命威胁。但这并不意味着太阳爆发活动总是像现在这样“温和”。一旦太阳爆发能量超过地球磁场和大气的防护能力,必然引起地球附近空间环境发生强烈变化,这就要淘汰一些不适应这种变化的物种,催生能够适应这种变化的物种。因而在太阳和太阳系演化尺度上看,太阳风暴常有,而人类不常有。所以,我的说法也许比美国同行更“危言耸听”,新陈代谢不过是宇宙中的普遍规律。但是需要强调的是,现在就对此感到恐慌完全没有必要,因为短时间来说,人类还不会面临如此严重的生存危机;我们的“危言耸听”也是站在一个很长的时间尺度上来说的。 人类所依赖的高技术系统对太阳风暴很敏感在这次的报道中,美国的专家指出,一旦发生特别剧烈的太阳风暴,除了卫星和GPS定位系统可能完全瘫痪,输电网也会变得非常脆弱和不稳定,甚至完全关闭;还可能导致“交通瘫痪、通信中断、金融业崩溃和公共设施乱套,水泵停转造成饮用水供应中断,缺乏制冷设备,食品和药物都难以有效保存”。报道还指出,早在1859年就发生过类似事件,当时的太阳爆发竟然导致电报线烧毁。而现在地球上布满了有线和无线设施,但这些设施都难以经受强太阳风暴袭击的考验。关于太阳风暴对人类造成危害的例子,以前媒体报道得更多的是针对人类航天活动方面的影响,但到底强烈的太阳风暴会不会对地面上的设施和人类产生严重、广泛的影响呢?这是一个很有趣的问题。但如果从人类社会发展的角度来看,也就不难回答了。当人类在地球上还是弱小物种的时候,受到自然灾害影响的机会也很少,主要是面临被其他物种消灭的危险。事实上,飓风、地震和海啸经常发生,为何现在会造成大量的人类死亡呢?原因是人类已经成为地球上唯一的优势物种,因而必然要承受自然灾害的考验。这一点也是考察恐龙灭绝原因的现实意义所在。随着科学技术的发展,人类建立的高技术系统规模越来越大,对这些系统的依赖程度也越来越高。然而,这些系统对于周围环境的变化也越来越敏感,因而技术系统的灾害事件对人类社会影响的程度也会越来越大。目前来看,对于太阳爆发活动敏感的高技术系统主要有:航天、通信、导航、电网、输油管道等系统。另外,太阳活动在更深层次上通过调节地球上的地震、旱涝等自然灾害发生的频度和强度,全面影响人类社会。人类该如何未雨绸缪如果说人类已经预见到强太阳风暴可能带来的巨大危害,那么我们可以做些什么来减少损失呢? 首先,我们需要提高的是对太阳活动的预报能力。 从已经积累的太阳观测资料来看,人类对于太阳活动的长期变化和太阳短期内的活跃程度高低还是能够有效预测的。比如,我们能够预测下一个太阳活动高峰期在2012年左右,能够通过对太阳上的黑子、日珥、冕洞等各种观测现象判断未来数十小时内太阳活动水平的高低和预报太阳风暴产生的概率。这些预测能力对于航天器发射与飞行、航天员的太空活动、卫星载荷加固与防护、通信系统的抗干扰加固、电力系统防护等都有重要的帮助。不过,实事求是地说,太阳活动预报尤其是剧烈太阳活动预报依然是空间天气预报中最困难的部分。原因是我们还只能依赖遥感方法间接测定太阳大气中的诸多物理参数,这些间接测定的参数只能定性描述太阳大气的物理状态,因而无法给出相对精确的太阳活动预报。因此,未雨绸缪,我们首先要做的就是深入研究剧烈太阳活动产生的物理机制,提高预测能力。另外,人们还需要分析研究高技术系统在太阳风暴中的脆弱因素,提高技术系统抵御太阳风暴的能力。还要加强太阳风暴和空间天气灾害科普,提高全民的防灾意识。而要作好上述准备,需要加大对相关领域的科研、教育方面的投入。
  太阳向宇宙空间发射的电磁波和粒子流。地球所接受到的太阳辐射能量仅为太阳向宇宙空间放射的总辐射能量的二十二亿分之一,但却是地球大气运动的主要能量源泉。
  到达地球大气上界的太阳辐射能量称为天文太阳辐射量。在地球位于日地平均距离处时,地球大气上界垂直于太阳光线的单位面积在单位时间内所受到的太阳辐射的全谱总能量,称为太阳常数。太阳常数的常用单位为瓦/米2。因观测方法和技术不同,得到的太阳常数值不同。世界气象组织(WMO)1981年公布的太阳常数值是1368瓦/米2。地球大气上界的太阳辐射光谱的99%以上在波长0.15~4.0微米之间。大约50%的太阳辐射能量在可见光谱区(波长0.4~0.76微米),7%在紫外光谱区(波长&0.4微米),43%在红外光谱区(波长&0.76微米),最大能量在波长0.475微米处。由于太阳辐射波长较地面和大气辐射波长(约3~120微米)小得多,所以通常又称太阳辐射为短波辐射,称地面和大气辐射为
  长波辐射。太阳活动和日地距离的变化等会引起地球大气上界太阳辐射能量的变化。
  太阳辐射通过大气,一部分到达地面,称为直接太阳辐射;另一部分为大气的分子、大气中的微尘、水汽等吸收、散射和反射。被散射的太阳辐射一部分返回宇宙空间,另一部分到达地面,到达地面的这部分称为散射太阳辐射。到达地面的散射太阳辐射和直接太阳辐射之和称为总辐射。太阳辐射通过大气后,其强度和光谱能量分布都发生变化。到达地面的太阳辐射能量比大气上界小得多,在太阳光谱上能量分布在紫外光谱区几乎
  绝迹,在可见光谱区减少至40%,而在红外光谱区增至60%。
  在地球大气上界,北半球夏至时,日辐射总量最大,从极地到赤道分布比较均匀;冬至时,北半球日辐射总量最小,极圈内为零,南北差异最大。南半球情况相反。春分和秋分时,日辐射总量的分布与纬度的余弦成正比。南、北回归线之间的地区,一年内日辐射总量有两次最大,年变化小。纬度愈高,日辐射总量变化愈大。
  到达地表的全球年辐射总量的分布基本上成带状,只有在低纬度地区受到破坏。在赤道地区,由于多云,年辐射总量并不最高。在南北半球的副热带高压带,特别是在大陆荒漠地区,年辐射总量较大,最大值在非洲东北部。
  太阳辐射
  太阳辐射是地球表层能量的主要来源。太阳辐射在大气上界的分布是由地球的天文位置决定的,称此为天文辐射。由天文辐射决定的气候称为天文气候。天文气候反映了全球气候的空间分布和时间变化的基本轮廓。
  太阳辐射随季节变化呈现有规律的变化,形成了四季.
  除太阳本身的变化外,天文辐射能量主要决定于日地距离、太阳高度角和昼长。
  地球绕太阳公转的轨道为椭圆形,太阳位于两个焦点中的一个焦点上。因此,日地距离时刻在变化。每年1月2日至5日经过近日点,7月3日至4日经过远日点。地球上接受到的太阳辐射的强弱与日地距离的平方成反比。
  太阳光线与地平面的夹角称为太阳高度角,它有日变化和年变化。太阳高度角大,则太阳辐射强。
  白昼长度指从日出到日落之间的时间长度。赤道上四季白昼长度均为12小时,赤道以外昼长四季有变化,23.5°纬度的春、秋分日昼长12小时,夏至和冬至日昼长分别为14小时51分和9小时09分,到纬度66°33′出现极昼和极夜现象。南北半球的冬夏季节时间正好相反。
  天文辐射的时空变化特点是:①全年以赤道获得的辐射最多,极地最少。这种热量不均匀分布,必然导致地表各纬度的气温产生差异,在地球表面出现热带、温带和寒带气候;②天文辐射夏大冬小,它导致夏季温高冬季温低。
  大气对太阳辐射的削弱作用包括大气对太阳辐射的吸收、散射和反射。太阳辐射经过整层大气时,0.29μm以下的紫外线几乎全部被吸收,在可见光区大气吸收很少。在红外区有很强的吸收带。大气中吸收太阳辐射的物质主要有氧、臭氧、水汽和液态水,其次有二氧化碳、甲烷、一氧化二氮和尘埃等。云层能强烈吸收和散射太阳辐射,同时还强烈吸收地面反射的太阳辐射。云的平均反射率为0.50~0.55。
  经过大气削弱之后到达地面的太阳直接辐射和散射辐射之和称为太阳总辐射。就全球平均而言,太阳总辐射只占到达大气上界太阳辐射的45%。总辐射量随纬度升高而减小,随高度升高而增大。一天内中午前后最大,夜间为0;一年内夏大冬小。
  太阳辐射能在可见光线(0.4~0.76μm)、红外线(>0.76μm)和紫外线(<0.4μm)分别占50%、43%和7%,即集中于短波波段,故将太阳辐射称为短波辐射。
  太阳辐射试验是评定户外无遮蔽使用和储存的设备经受太阳辐射热和光学效应的能力。
  太阳辐射试验标准:
  GJB 150.7-86 军用设备环境试验方法 太阳辐射试验
  GB 9电工电子产品自然环境条件 太阳辐射与温度
  GB/T 5电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法试验Sa:模拟地面上的太阳辐射
  目前能进行太阳辐射试验试验的实验室非常少,北京就环境可靠性与电磁兼容试验服务中心,另外就上海和广州各有一家。
太阳外三层
一、光球层光球层位于对流层之外,属太阳大气层中的最低层或最里层,光球层的厚度约5 00公里,与约70万公里的太阳半径相比,好似人的皮肤和肌肉之比。我们说太阳表现的平均温度约6000摄氏度,指的就是这一层。太阳光球就是我们平常所看到的太阳园面,通常所说的太阳半径也是指光球的半径。光球的表面是气态的,其平均密度只有水的几亿分之一,但由于它的厚度达500千米,所以光球是不透明的。
1.米粒组织:光球并不完美,其表面布满了米粒般的粒状结构:光球层的大气中存在着激烈的活动,用望远镜可以看到光球表面有许多密密麻麻的斑点状结构,很象一颗颗米粒,称之为:米粒组织。它们极不稳定,一般持续时间仅为5~10分钟,其温度要比光球的平均温度高出300~400℃。虽说它们是小颗粒,实际的直径也有1000公里--2000公里目前认为这种米粒组织是光球下面气体的剧烈对流造成的现象。明亮的米粒组织很可能是从对流层上升到光球的热气团,不随时间变化且均匀分布,且呈现激烈的起伏运动。米粒组织上升到一定的高度时,很快就会变冷,并马上沿着上升热气流之间的空隙处下降;寿命也非常短暂,来去匆匆,从产生到消失,几乎比地球大气层中的云消烟散还要快,平均寿命只有几分钟,此外,近年来发现的超米粒组织,其尺度达3万公里左右,寿命约为20小时。有趣的是,在老的米粒组织消逝的同时,新的米粒组织又在原来位置上很快地出现,这种连续现象就像我们日常所见到的沸腾米粥上不断地上下翻腾的热气泡。
2.光斑:光球上亮的区域光斑也是太阳上一种强烈风暴,天文学家把它戏称为“高原风暴”。不过,与乌云翻滚,大雨滂沱,狂风卷地百草折的地面风暴相比,“高原风暴”的性格要温和得多。光斑的亮度只比宁静光球层略强一些,一般只大10%;温度比宁静光球层高300℃。许多光斑与太阳黑子还结下不解之缘,常常环绕在太阳黑子周围“表演”。少部分光斑与太阳黑子无关,活跃在70°高纬区域,面积比较小,光斑平均寿命约为15天,较大的光斑寿命可达三个月。光斑不仅出现在光球层上,色球层上也有它活动的场所。当它在色球层上“表演”时,活动的位置与在光球层上露面时大致吻合。不过,出现在色球层上的不叫“光斑”,而叫“谱斑”。实际上,光斑与谱斑是同一个整体,只是因为它们的“住所”高度不同而已,这就好比是一幢楼房,光斑住在楼下,谱斑住在楼上。 
3.太阳黑子:光球表面另一种著名的活动现象。黑子是光球层上的巨大气流旋涡,大多呈现近椭圆形,在明亮的光球背景反衬下显得比较暗黑,但实际上它们的温度高达4000℃左右(光球其余部分的温度约为6000℃),倘若能把黑子单独取出,一个大黑子便可以发出相当于满月的光芒。日面上黑子出现的情况不断变化,这种变化反映了太阳辐射能量的变化。太阳黑子的变化存在复杂的周期现象,平均活动周期为11.2年。4.冲浪:又称“日浪”。太阳光球层物质的一种抛射现象。通常发生在太阳黑子上空,具有很强的重复出现的本领,当一次冲浪沿上升的路径下落后,又会触发新的冲浪腾空而起,如此重复不断,但其规模和高度则一次比一次小,直至消失。位于日面边缘的冲浪表现为一个小而明亮的小丘,顶部以尖钉形状向外急速增长。上升的高度各不相等,小冲浪只有区区几百公里,大冲浪则可达5000公里,最大的竟达1~2万公里。抛射的最大速度每秒可达100~200公里,要比最快的侦察机快100多倍。当它们到达最高点后,受太阳引力的影响,便开始下降,直至返回到太阳表面。人们从高分辩率的观测资料中发现,冲浪是由非常小的一束纤维组成,每条纤维间相距很小,作为整体一起发亮,一起运动。
二、色球层
紧贴光球以上的一层大气称为色球层,平时不易被观测到,过去这一区域只是在日 全食时才能被看到。当月亮遮掩了光球明亮光辉的一瞬间,人们能发现日轮边缘上有一层玫瑰红的绚丽光彩,那就是色球。色球层厚约8000千米,它的化学组成与光球基本上相同,但色球层内的物质密度和压力要比光球低得多。日常生活中,离热源越远处温度越低,而太阳大气的情况却截然相反,光球顶部接近色球处的温度差不多是4300℃,到了色球顶部温度竟高达几万度,再往上,到了日冕区温度陡然升至上百万度。人们对这种反常增温现象感到疑惑不解,至今也没有找到确切的原因。
1.日珥:在色球上人们还能够看到许多腾起的火焰,这就是天文上所谓的“日珥”。日珥是迅速变化着的活动现象,一次完整的日珥过程一般为几十分钟。同时,日珥的形状也可说是千姿百态,有的如浮云烟雾,有的似飞瀑喷泉,有的好似一弯拱桥,有的酷似团团草丛,有的像脱兔,有的如飞鸟,,这里可以算得上是太阳最壮丽的景色了。天文学家根据形态变化规模的大小和变化速度的快慢将日珥分成宁静日珥、活动日珥和爆发日珥三大类。最为壮观的要属爆发日珥,本来宁静或活动的日珥,有时会突然"怒火冲天",把气体物质拼命往上抛射,然后回转着返回太阳表面,形成一个环状,所以又称环状日珥。在色球层的边缘常常突然串升的日珥,,高度达到几万公里,其温度高达1百万度,高度有时达几十个太阳半径。日珥是非常奇特的太阳活动现象,其温度在K之间,大多数日珥物质升到一定高度后,慢慢地降落到日面上,但也有一些日珥物质漂浮在温度高达200万K的日冕低层,即不附落,也不瓦解,就像炉火熊熊的炼钢炉内居然有一块不化的冰一样奇怪,而且,日珥物质的密度比日冕高出倍,两者居然能共存几个月,实在令人费解。2.耀斑:太阳色球层有些局部亮区域,我们称它为谱斑。它处于太阳黑子的正上方。有时谱斑亮度会突然增强,这就是我们通常说的耀斑。耀斑是太阳黑子形成前在色球层产生的灼热的氢云层。耀斑释放的能量极其巨大。其巨大的能量来自磁场。 太阳耀斑是一种最剧烈的太阳活动。一般认为发生在色球层中,所以也叫“色球爆发”。其主要观测特征是,日面上(常在黑子群上空)突然出现迅速发展的亮斑闪耀,其寿命仅在几分钟到几十分钟之间,亮度上升迅速,下降较慢。特别是在太阳活动峰年,耀斑出现频繁且强度变强。别看它只是一个亮点,一旦出现,简直是一次惊天动地的大爆发。这一增亮释放的能量相当于10万至100万次强火山爆发的总能量,或相当于上百亿枚百吨级氢弹的爆炸;而一次较大的耀斑爆发,在一二十分钟内可释放10~25焦耳的巨大能量, 除了日面局部突然增亮的现象外,耀斑更主要表现在从射电波段直到X射线的辐射通量的突然增强;耀斑所发射的辐射种类繁多,除可见光外,有紫外线、X射线和伽玛射线,有红外线和射电辐射,还有冲击波和高能粒子流,甚至有能量特高的宇宙射线。1973年12月一个巨大的日珥跨越日面588000km
耀斑对地球空间环境造成很大影响。太阳色球层中一声爆炸,地球大气层即刻出现缭绕余音。耀斑爆发时,发出大量的高能粒子到达地球轨道附近时,将会严重危及宇宙飞行器内的宇航员和仪器的安全。当耀斑辐射来到地球附近时,与大气分子发生剧烈碰撞,破坏电离层,使它失去反射无线电电波的功能。无线电通信尤其是短波通信,以及电视台、电台广播,会受到干扰甚至中断。耀斑发射的高能带电粒子流与地球高层大气作用,产生极光,并干扰地球磁场而引起磁暴。此外,耀斑对气象和水文等方面也有着不同程度的直接或间接影响。正因为如此,人们对耀斑爆发的探测和预报的关切程度与日俱增,正在努力揭开耀斑迷宫的奥秘。传说,第二次世界大战时,有一天,德国前线战事吃紧,后方德军司令部报务员布鲁克正在繁忙地操纵无线电台,传达命令。突然,耳机里的声音没有了。他检查机器,电台完整无损;拨动旋钮,改变频率,仍然无济于事。结果,前线推动联系,像群龙无首似的陷入一片混乱,战役以失败而告终。布鲁克因此受到军事法庭判处死刑。他仰天呼喊“冤枉!冤枉!”后来查清,这次无线电中断,“罪魁祸首”是耀斑。布鲁克的死,实在冤枉。他的死,在于人们当时对耀斑还不了解。
3.光斑:不仅出现在光球层上,色球层上也有它活动的场所。当它在色球层上“表演”时,活动的位置与在光球层上露面时大致吻合。不过,出现在色球层上的不叫“光斑”,而叫“谱斑”。实际上,光斑与谱斑是同一个整体,只是因为它们的“住所”高度不同而已,这就好比是一幢楼房,光斑住在楼下,谱斑住在楼上。
三、日冕层
日冕层是太阳大气的最外层。日冕中的物质也是等离子体,它的密度比色球层更低,而它的温度反比色球 层高,可达上百万摄氏度。日全食时在日面周围看到放射状的非常明亮的银白色光芒即是日冕。
日全食时,黑暗的太阳外围是银白色的光芒,像帽子似地扣在太阳上,因此称为日冕。日冕是太阳最外围大气。平时要观测日冕,需要用特别的日冕仪。日冕的范围很大,用日冕仪只可以观测到接近太阳表面的那部分日冕,一般叫做内冕。它的边界离太阳表面约有3个太阳半径那么远,或者说日冕的宽度约为200万千米。在此以外的日冕叫做外冕,它向外延伸到地球轨道之外。日冕的物质非常稀薄。内冕密度稍微大一些,但它的密度也低于地球大气的十亿分之一,几乎接近真空。日冕的形状很不规则,有时候呈圆形,有时候呈扁圆形,结构也很精细,在太阳赤道四周有很多向外流动的“冕流”伸向远处,太阳极区则有一些纤细的羽毛状的“极羽”。日冕的温度非常高,可达200万度。令人不可思议的是,离太阳中心最远的光球,温度是几千度。稍远些的色球,温度从上万度到几万度。而距离太阳中心最远的日冕,温度竟然高达百万度。这一反常的现象意味着什么,科学家们目前还未找到合理的解释。
1.在太阳活动极大年,日冕接近圆形;在太阳宁静年则呈椭圆形。日冕上有冕洞,而冕洞是太阳风的风源。2.太阳风:日冕层的温度比它的发源地——太阳的温度要高得多,因此日冕层物质不断向外膨胀,把许多沿着太阳磁力线的粒子流不断地吹射到行星际空间,形成太阳风。其范围可延伸到地球甚至更远的地方。太阳就是以太阳风——物质粒子流的形式失去物质。3.极光:当太阳上有强烈爆发和日冕物质抛射时,太阳风携带着的强大等离子流可能到达地球极区。这时,在地球两极则可看见瑰丽无比的极光。
地球是八大之一,从诞生之日起,已历46亿年。按离太阳由近及远的次序是第三颗,位于和之后;在八大行星中大小排行是第四。在英语里,地球是惟一一个不是从及罗马神话中得到的名字。英语的地球一词来自于及日耳曼语。这里当然有许多其他语言的命名。在罗马神话中,地球女神叫Tellus——肥沃的土地(希腊语:Gaia,大地母亲)。地球目前是人类所知道的惟一一个存在已知体的。
  年龄:44~46亿年。
  周期:约365.2422天
  长度:366.2422天。
  公转轨道:呈梨形。7月初为,1月初为。
  周期:为23小时56分04秒。为24小时。
  自转方向:自向。
  卫星(天然)——1颗()
  主要成份——(78%)、(21%)和(0.037%)(0.03%)稀有气体(0.933%)
  主要成份——氧(47%)、(28%)和(8%)。
  表面大——毫帕,或760毫米高汞柱。
  赤道半径=
  极半径=
  平均半径=
  赤道周

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