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阳———太阳活动对地球和人类的影响
沈海璋(北京天文台)
太阳和地球是与人类关系最为密切的两个天体。由于空间科学技术的发展,从而形成了一门边缘学科———日地物理学。
太阳是个高温炽热的气体球,是个巨大的辐射源。太阳中心区的氢核聚变产生的能量,主要以辐射形式稳定地向空间发射。太阳的结构,通常分成太阳内部和太阳大气两大部分。而太阳大气又可再分为光球、色球和日冕三个层次。太阳内部几乎集中了太阳的全部物质,其辐射能量的99%是这里产生的。地球光和热几乎均来自太阳,维持着我们人类和各种动植物的生存和发展。因此,不难设想,一旦太阳停止向地球供给能量,那么地面的温度将降到接近绝对零度,这时地面上的行动停止了,生命活动没有了,整个世界一片漆黑,死气沉沉。相反,如果太阳投射到地球上的能量增加2~3倍,水全部被蒸发,赤地千里,地球上的生命也就无法生存。万物生长靠太阳,这可不是一句向壁虚构之言。
太阳是个具有5×109年龄的恒星,应该说它已处在稳定的“不惑之年”。但它“人老心不老”,还是经常“火冒三丈”,不断地进行演化(发生、发展、消亡的演化过程)。日面的物理现象,直接或间接地影响着地球。
特别是日面经常产生太阳黑子,(指的是太阳光球上出现的一种黑色斑点)它是太阳活动的基本标志。天文工作者,将观测到的太阳黑子结果,合理地归算到一起,确定出每年、每月观测到的太阳黑子的相对数,定期公布。太阳黑子此生彼灭,时多时少,这种变化呈周期性增减,直接反映了太阳活动的强弱。在太阳黑子群附近,几乎都有光斑。其上空的色球层中,总是出现谱斑和经常有日珥,多数耀斑也发生在太阳黑子附近。较强的太阳磁场,也总是集中在太阳活动区附近。
多年太阳黑子记录,证实了太阳黑子活动周期的存在,周期平均长度为年。国际上统一规
定,从1755年这一年黑子数量低点开始的那个11年周期,作为第一个周期,以后顺次排出每个11年周期的号数。从1986年起开始进入第22周太阳活动周期,现在正处22周的活动谷年。除11年基本周期外,太阳黑子磁场的极性分布有22年的循环,即太阳黑子22年的磁性周期(亦称磁周期)。
太阳的连续辐射,有可见光以及电磁辐射,如γ射线、X 射线、紫外、红外和射电波,以及太阳微粒流,又称太阳风。太阳风与地球磁场相互作用形成地球磁层。例如,太阳上发生大耀斑时,伴随着X 射线、紫外线等电磁辐射强度急剧增加和大量高能等离子体喷发,使地球磁层、电离层受到干扰,以致引起短波无线电通讯干扰和中断,引起地磁暴、极光等地球物理现象;伴随着特大耀斑喷发的高能粒子流,还会损伤人造卫星及其所载仪器设备,有时会伤害宇航员的生命。
地球高层大气受到太阳活动的影响,温度和密度,会发生很大变化,对气象、水文、地震等也有影响。
太阳活动与生物圈的关系已形成了新的前沿科学。研究太阳上一些现象发生的原因、过程和如何对地球产生影响并预报这些现象的发生,对国防、国民经济建设都有重大的意义。
太阳是给地球带来了生命,但是,端倪可察,也给人们带来了许多问题,使科学探索的道路坎坷不平。如对于历史气候有没有变迁?长期争论不休。中国科学院竺可桢副院长,从中国丰富的考古资料和历史记载中,系统地论证了中国5000年来的气候变迁。为什么有的世纪较冷、有的世纪较暖呢?竺老找到了历史太阳黑子记录,结果明显地看出:在太阳黑子频频出现的世纪,对应的严冬次数也高。是太阳的变动制约着地球气象的变化,许多长期气候要素的变化,也存在着年周期。甚至一些天气过程也直接受到太阳活动的影响。太阳———天气和气候的关系研究成
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20011.111