太陽是一顆基本穩(wěn)定的恒星。它的輻射總量(其中大部分是可見光)變化很小。然而,它的外層大氣由于受到太陽磁場(chǎng)的支配,處于局部的激烈運(yùn)動(dòng)中,稱為太陽活動(dòng)。從某種意義上說,太陽活動(dòng)可以通俗地比喻為太陽的“天氣變化”,它使得太陽輻射在紫外線和X射線波段,有大幅度的起落。
太陽活動(dòng)的形式是多種多樣的,但主要包括以下幾種類型:
太陽黑子 在各種太陽活動(dòng)現(xiàn)象中,最為醒目也最容易觀測(cè)到的現(xiàn)象就是太陽黑子。黑子是出現(xiàn)在太陽明亮光盤上的暗色斑點(diǎn)(圖5)。我國是世界上首先發(fā)現(xiàn)太陽黑子的國家。在《漢書 五行志》中記載:"日出黃,有黑氣。大如錢,居日中。"記載的是公元前28年5月10日的黑子活動(dòng)。
圖5 黑子
太陽黑子的主要性質(zhì)
(1)中心溫度比周圍太陽表面低。
黑子其實(shí)不黑,只是中心溫度較低(約為4500度),在明亮的光球反襯下才呈現(xiàn)黑色。黑子的大小不一,最大者可達(dá)地球直徑的兩倍。
(2)黑子常成群出?。
多數(shù)太陽黑子成群結(jié)隊(duì)隨太陽自轉(zhuǎn)移過日面,每群黑子中通常有前導(dǎo)和後隨黑子之分。早在伽利略時(shí)代就己發(fā)現(xiàn)觀測(cè)黑子在日面的的運(yùn)動(dòng) ,可以找出太?的自轉(zhuǎn)周期。黑子持續(xù)時(shí)間從幾小時(shí)到數(shù)月不等。前導(dǎo)黑子和后隨黑子的磁極性相反,南、北日球黑子群的極性也恰好相反。
(3)黑子是太陽表面的強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域。
美國天文學(xué)家Hale 在1908 年,利用Zeemann 效應(yīng)來測(cè)量太陽表明的磁場(chǎng),發(fā)現(xiàn)太陽黑子處的磁場(chǎng)約為太陽表面平均磁場(chǎng)的數(shù)百倍,所以黑子是太陽的強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域。磁周期約為22年。
(4)太陽黑子周期約為11年。
如取過去世界各地所觀測(cè)黑子的平均數(shù)目,對(duì)年份作圖,即可看出太陽黑子的周期性變化。每一黑子周期長者可達(dá)13.3年,短的只有7.3年,而平均值是10.8 年,所以現(xiàn)在最常被引用的黑子周期為11年。
太陽黑子周期
(5)太陽黑子的分布?Maunder蝴蝶圖(Maunder butterfly diagram)
研究發(fā)現(xiàn),在每個(gè)太陽活動(dòng)周開始時(shí),黑子主要出現(xiàn)在南、北緯度約35°處,而在每個(gè)太陽活動(dòng)周結(jié)束時(shí),黑子通常出現(xiàn)在南、北緯度5°處。以年份為?軸,而以黑子出現(xiàn)的緯度為縱軸來畫太陽黑子分布圖,在同一活動(dòng)周中黑子的分布形狀象一只蝴蝶,稱為Maunder蝴蝶圖。
Maunder蝴蝶圖
光斑 用白光觀測(cè)太陽光球時(shí),一旦出現(xiàn)小黑子,就能在其周圍看到一些比寧靜光球明亮的小片區(qū),稱為光斑。光斑是光球上明亮的斑點(diǎn),常出現(xiàn)在日輪的邊緣,說明它存在于光球的上層,可能是光球上更熾熱的氣團(tuán)。光斑一般環(huán)繞著黑子,與黑子有密切的關(guān)系。
譜斑 譜斑是在色球?qū)又锌梢越?jīng)常觀察到的比周圍明亮的大片明亮區(qū)域,處在光斑面上方。溫度比周圍高,常出現(xiàn)在黑子群和大黑子附近。其面積大小是太陽活動(dòng)強(qiáng)強(qiáng)的一個(gè)標(biāo)志。
日珥 在日全食時(shí),太陽的周圍鑲著一個(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(圖.6),它像是太陽面的"耳環(huán)"一樣。按運(yùn)動(dòng)情況來看,日珥可分為爆發(fā)型、寧靜型和活動(dòng)型這樣三大類。寧靜日珥,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。它們從太陽表面噴出來,沿著弧形路線,又慢慢地落回到太陽表面上。但有的日珥噴得很快、很高,它的物質(zhì)沒有落回日面,而是拋射入宇宙空間了,爆發(fā)日珥的高度可以達(dá)到幾十萬千米。1938年爆發(fā)的一個(gè)最大日珥,頃刻間上升到157萬千米的高空。地球的直徑不過1.3萬千米。日餌是巨大的扭曲磁場(chǎng)拖曳著游離的氣體所造成的 變化情形可持續(xù)數(shù)小?到幾周或幾個(gè)月。
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