太阳耀斑的爆发
黑子是太阳光球上出没的暗斑,温度比光球低1000~2000K。如果把它放在地球上,比刚刚出炉的钢水还要耀眼夺目,只因在明亮的光球反衬下,才显得黑暗些。
《汉书·五行志》记载,汉成帝河平元年“三月己未,日出黄,有黑气,大如钱,居日中央。”这是公元前28年5月10日的一次太阳黑子记录,是中国也是世界上最早的太阳黑子的有关记录。据不完全统计,我国古代史书典籍已经记录了100多次,称之为“黑气”、“黑子”、“日斑”、“踆乌”、“沫”等。
太阳黑子的线度(即直径)1000~20万千米。1947年4月出现了一个大黑子,覆盖面积180多亿平方千米,是包括整个陆地和海洋在内的地球表面积的35倍以上。太阳黑子是强磁场压制对流造成的,是光球物质剧烈运动形成局部强磁场的区域。黑子常常成对、成群出现,称为黑子群。
对长期积累的观测资料进行统计分析,发现有一个大约11年的周期。出现最多年份, 也是太阳活动最剧烈的年份,称为“太阳活动高峰年”;反之,则定之为“太阳活动宁静年”。
太阳黑子频繁活动引发大量带电粒子流和X射线,轰击地球,造成地球磁场剧烈变化,称为磁暴。磁暴使地面短波通讯中断,高血压患者心跳加快、血压升高;同时伴随紫外线辐射增强,导致感冒等病毒细胞遗传因子突变,感冒流行。
英国科学家分析270多年资料,发现流行性感冒大流行都发生在太阳黑子峰年前后。
俄国科学家研究出,太阳黑子一频繁,全球交通事故比平时增加2~3倍。
1989年3月大黑子群,发生几十次强烈耀斑活动,引发39次短波通讯骚扰,其中全部中断24次;加拿大魁北克省大部分地区停电9小时以上,600万居民正常生活受到影响。
1980~1984年非洲苏丹、埃塞俄比亚等许多国家极为严重的干旱,也与太阳黑子活动有关。
1859年9月1日,英国天文学家霍奇森和卡林顿在观测太阳黑子时,目击了两块明亮的白斑出现在黑子群中。这是人类首次观察到耀斑。紧接着,许多地方电讯中断;当天和次日,高纬度地区出现明亮的极光,地磁台记录了特强的磁暴。从此科学工作者开始了对磁暴的研究。
耀斑是发生在太阳色球、色球与日冕过渡层之间的激烈活动现象,也称色球爆发。它来势凶猛,能量惊人,在短短几分钟内增亮,一般个把小时之内平息,也有的长达几个小时甚至一天。一个特大的耀斑释放的能量可以达到10(25~26次方)焦耳,相当于几十万至几百万强火山爆发能量的总和。
耀斑活动与太阳磁场有关,太阳活动周期年特别多。当太阳黑子增多时,耀斑也频繁发生,常常出现在黑子和黑子群附近。爆发过程中辐射出可见光、紫外线、X射线、α射线、红外线和射电辐射,以及高能粒子流。高能粒子流即太阳风。
天文学家通常把增亮面积3亿平方千米以上的称为耀斑,不到3亿平方千米的称为亚耀斑。按照激烈程度从小到大分为一、二、三、四4级,太阳活动高峰年,三、四级的强耀斑都要有几十次之多。
通常也把伴随有X射线爆发的耀斑叫作X射线耀斑,把与高能带电粒子共生的耀斑叫作质子耀斑。与黑子、太阳风一样,耀斑对地球环境影响很大。与耀斑有关的色球、日冕的主要光学现象还有暗条激活、耀斑波、冲浪、喷焰、日珥等。