视频讲座-话说太阳
(片长约60分钟)
 

黑子相对数量计算

太阳活动强弱的主要参量是太阳的黑子相对数。1849年,瑞士苏黎士天文台的R,沃尔夫提出了用黑子相对数来统计。定义黑子相对数为R,由下式计算: R=K(10g+f)

式中g是观测到的黑子群数,f是观测到的黑子总数,K是换算因子。R,沃尔夫对他自己的观测取K=1。式中的K值随观测者的观测技术、观测方法和天气明晰度有关。如果只作短期的观测,可以不去考虑国际系统,取K=1,如果作长期的观测,就要算出当地的K值,这样比较接近国际的统一数值。

光斑 用白光观测太阳光球时,一旦出现小黑子,就能在其周围看到一些比宁静光球明亮的小片区,称为光斑。光斑是光球上明亮的斑点,常出现在日轮的边缘,说明它存在于光球的上层,可能是光球上更炽热的气团。光斑一般环绕着黑子,与黑子有密切的关系。

谱斑 谱斑是在色球层中可以经常观察到的比周围明亮的大片明亮区域,处在光斑面上方。温度比周围高,常出现在黑子群和大黑子附近。其面积大小是太阳活动强强的一个标志。

日珥 在日全食时,太阳的周围镶着一个红色的环圈,上面跳动着鲜红的火舌,这种火舌状物体就叫做日珥(图.6),它像是太阳面的"耳环"一样。按运动情况来看,日珥可分为爆发型、宁静型和活动型这样三大类。宁静日珥,在观测时间内似乎是不动的,而活动日珥,则老在不停地变化着。它们从太阳表面喷出来,沿着弧形路线,又慢慢地落回到太阳表面上。但有的日珥喷得很快、很高,它的物质没有落回日面,而是抛射入宇宙空间了,爆发日珥的高度可以达到几十万千米。1938年爆发的一个最大日珥,顷刻间上升到157万千米的高空。地球的直径不过1.3万千米。日饵是巨大的扭曲磁场拖曳着游离的气体所造成的 变化情形可持续数小時到几周或几个月。


图6 日饵

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。虽然它只是一个亮点,但一旦出现,简直就是一次惊天动地的大爆发(图7)。这一增亮释放的能量相当于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1025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。

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。


图7 耀斑

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