太阳黑子对地球的影响X.doc

太阳黑子对地球的影响The effects of sunspots on the Earth太阳黑子对地球的影响即与各地质现象和天气现象的关系作者：杭州少年科学院 童仲毅目录论文中心导图4论文提要5Abstract5关键词5KeyWords5引言6太阳黑子概述7太阳黑子与地震关系9太阳黑子与降水关系12太阳黑子与气温关系14太阳黑子与日照关系16参考文献18附录1-太阳黑子周期表19附录2-太阳黑子对地球的综合影响20 图表目录论文中心导图419962006年黑子数平滑月均值随时间的变化6太阳黑子周期：过去和未来6sunspot cycle：past and fufure 6中国各城市1996年2008年里氏6级的地震记录9中国各城市1996年2008年每年发生的6级以上大地震次数10中国各城市1996年2008年6级以上大地震次数折线图11中国各城市1996年2008年总降水量表12中国各城市1996年2008年总降水量折线图13中国各城市1996年2008年年平均气温表14中国各城市1996年2008年年平均气温折线图15中国各城市1996年2008年全年日照时数表16中国各城市1996年2008年全年日照时数折线图17论文中心导图太阳黑子与各现象的关系 天气现象地质现象气温降水日照地震论证论证论证折线图频数表折线图频数表折线图频数表折线图总结总结总结论证列表频数表总结汇总并得出结论提要本文以太阳黑子为研究对象，从太阳黑子周期规律和活动频繁程度来研讨太阳黑子对地球的影响，即太阳黑子与各地质现象和天气现象的关系。本文选取1996年2008年太阳黑子周期的时间段中一些特定的现象，再通过对中国统计年鉴中的准确数据的整理与总结，将数据列表、绘图，从而直观的推导结论，更科学的说明太阳黑子活动与各地质现象和天气现象的关系。AbstractTaking sunspots as the research object, the paper discusses the sunspot cycle regularity and frequency of activities and its influence on the Earth, particularly the relationship between sunspots and the Earths geological phenomena. The paper selects the sunspot cycle period from 1996 to 2008 as research years. Through the analysis of some specific geological phenomena happened in these years and data colleation, the paper gives some conclusions to the influence of sunspot activities on the geological phenomena and their relationship.关键词太阳黑子、太阳黑子周期、关系、影响、地震、降水、气温、日照Key wordssunspot cycle, sunspots, relations, influences, earthquake, Precipitation, temperature, sunshine引言本世纪以来，太阳黑子的活动愈来愈被人们注重，因为太阳黑子活动鼎盛时会对地球的磁场和各类电子产品和电器产生损害。不仅如此，太阳黑子的活动还会影响到地震、火山喷发、降水、农业等地质现象和天气现象以及其他未被探究的。 下表是太阳黑子历年及将来活动周期折线图。从1996年5月开始至2008年3月为上一太阳黑子活动周期（可见19962006年黑子数平滑月均值随时间的变化图）在这个周期中，2000年左右为太阳活动峰年。为调查太阳黑子活动与地震、火山爆发、以及各种天气，本文将上一太阳黑子周期中每年地震、降水、日照、气温数据作了归纳与整理。通过太阳黑子活动程度来推导太阳黑子是否会对这些现象产生影响。太阳黑子概述 日斑sunspot 即太阳黑子。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4500摄氏度。因为比太阳的光球层表面温度要低1000到2000摄氏度，所以看上去像一些深暗色的斑点。太阳黑子很少单独活动，常是成群出现。黑子的活动周期为11.2年，活跃时会对地球的磁场产生影响，主要是使地球南北极和赤道的大气环流作经向流动，从而造成恶劣天气，使气候转冷。严重时会对各类电子产品和电器造成损害。黑子的特性一个发展完全的黑子由较暗的核（本影）和周围较亮的部分（半影）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。观测历史世界上最早的太阳黑子的记录是中国公元前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年代德国的一位业余天文学家发现了太阳黑子1011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，因而称作蝴蝶图或芒德图。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活动从1755年开始标号统计，1999年为第23个周期。物理太阳黑子的产生机制虽然仍处于研究阶段，但大概知道太阳黑子和太阳磁场有颇大关系，由于太阳自转速度在不同纬度有大细之别，在太阳赤道部份的自转速度较两极快，因此太阳的磁力线会打结，当磁力线之间的压力达到一定水平，磁力线就会如橡皮圈一样卷成一圈，并露出一部份在太阳表面。在磁力线穿越太阳表面的位置，对流较差，使得太阳内部传到表面的能量减少，从而令温度下降。通过应用塞曼效应的观察，典型成对出现太阳黑子是不同的磁极性。前后黑子的极性会在每个太阳周期对掉一次。黑子出现的位置按从史波勒定律，在太阳周期开结时，黑子在太阳的南北中低纬度地区(30-45度)慢慢接近太阳赤道地区。每一周期完结后，太阳黑子会重新在南北中低纬度地区出现。 太阳黑子有两部份 本影:中心最黑的位于，磁力线大约垂直太阳平面，温度约4000k。 半影:中心外团灰黑色的部份，磁力线较斜，温度约5000k。由于磁力线是互相排斥的，因此黑子也倾向散开，黑子通常在出现后两星期就会消失。太阳黑子与地震的关系 下表是第23个太阳黑子活动周期中每年里氏6级的地震记录：年份日期地点经度纬度震级1996年 5月后无1997年无1998年无1999年1999年8月17日土耳其伊兹麦东29.86北40.747.61999年9月21日台湾南投东120.98北23.777.62000年无2001年2001年1月26日印度古吉拉特邦东70.23北23.417.62002年无2003年2003年12月26日伊朗巴姆东58.337北29.0046.62004年2004年12月26日印度尼西亚苏门答腊西北外海东95.854北3.3169.12005年2005年3月28日印度尼西亚苏门答腊北部东97.013北2.0748.62005年10月8日克什米尔东73.629北34.4937.62006年2006年3月14日印度尼西亚塞兰（SERAM）东127.211南3.5936.72006年3月31日西伊朗东48.794北33.5816.12006年5月26日印度尼西亚爪哇东110.458南7.9626.32006年7月17日印度尼西亚南爪哇东107.320南9.2227.72006年12月26日台湾恒春近吕宋海峡东120.538北21.8257.12007年2007年1月13日东千岛群岛东154.455北46.2728.12007年1月21日摩鹿加海（MOLUCCA SEA）东126.395北1.2227.52007年3月6日印度尼西亚南苏门答腊东100.524北0.5126.42007年3月25日靠近日本本州岛西海岸东136.602北37.2816.72007年4月1日所罗门群岛东156.978南8.4818.12007年7月16日靠近日本本州岛西海岸东138.469北37.5766.62007年8月15日靠近中秘鲁海岸西76.509南13.35482007年9月12日印度尼西亚南苏门答腊东101.374南4.5208.52008年3月前无注：其中震级单位为里氏（）。 数据来源：维基百科/wiki/地震列表 通过上面第23个太阳黑子活动周期中每年里氏6级的地震记录，观察后将每年发生的6级以上大地震次数，并将其列表。年6级以上大地震次数变动19960/19970+019980+019992+220000-220011+1 20020-120031+020041+020052+120065+320078+320080/后将6级以上大地震次数的表格绘制成折线图，可更加直观的表现太阳黑子活动与6级以上大地震次数的关系，从而方便推断太阳黑子活动与地震的关系。通过折线图，可发现2003年2007年间6级以上大地震次数多，而这几年正是太阳黑子活动谷年。即太阳活动谷年6级以上大地震次数明显多于太阳活动峰年6级以上大地震次数。即得出结论：前半周期太阳黑子活动与6级以上大地震无明显关系，而后半周期中，太阳黑子活动与6级以上大地震呈弱负关系。太阳黑子与降水的关系为研究太阳黑子与降水的关系，就选取了中国四个城市作为研究对象。因考虑到各个地方的地理位置和海陆性质的差异，降水量离散程度不一，故选取北方干燥的北京，南方湿润的杭州、武汉，西面的拉萨。利用这四个城市年降水量的数据列出下表中国各城市1996年2008年总降水量表： 城市年总降水量北 京Beijing杭 州 Hangzhou拉 萨Lhasa武 汉Wuhan1996700.91481.7448.91319.51997430.91435.2321.5946.61998731.71538.4580.91739.21999279.81814.1506.11358.32000371.11198.3529.71010.92001338.91566.6492.3899.82002370.11742.8535.515552003444.5947.7547.51065.72004483.51046.5555.21572.22005410.71138.6495.81019.82006318.01164.3339.31047.12007483.91378.5477.31439.22008数据暂缺注：其中降水量单位为毫米（）。 数据来源：中国统计年鉴/tjsj/ndsj/ 2008年该项数据缺少。上述资料皆从中国统计年鉴摘录，故保证了一定的准确性。但因表中数据较多，不利于观察整理，故绘制中国各城市1996年2008年总降水量折线图。由于数据缺少，这份折线图看起来并不完整。但是，依然可以发现，太阳活动峰年（约20052006年）降水量明显降低。而太阳活动谷年降水量数据虽也参差不齐，但从趋势上看降水量是高于峰年的。因此可以得出这个结论：一般来说，太阳活动峰年降水量低，太阳活动谷年降水多。即太阳黑子活动与降水呈负关系。太阳黑子与气温的关系为研究太阳黑子与气温的关系，特选取北京、天津、石家庄、太原四城市（为了数据获取的便利性），通过查询中国统计年鉴，列出四城市每年的年平均气温表：年份城市北京天津石家庄太原199612.7199710.1199813.113.415.011.5199911.5200012.812.913.910.7200112.913.014.411.020010.9200312.812.713.610.1200413.513.214.310.9200513.212.914.310.9200613.413.214.611.82007数据暂缺2008注：其中气温单位为摄氏度（）。 数据来源：中国统计年鉴/tjsj/ndsj/ 2007年、2008年该项数据缺少。根据每年四城市年平均气温表的数据，绘制如下折线图：由折线图而知，折线基本呈平缓状，故可以得出结论：太阳活动（或太阳黑子）对地球气温没有明显的影响。太阳黑子与日照的关系接下来，为探究太阳黑子与日照的关系，余故搜集1996年2008年的全年日照时数数据，列表如下：年份城市北京天津石家庄太原19962418.72333.52190.52211.319972596.52612.62410.02521.719982420.72206.919102528.41999240323312204259320002667.22247.82007.82438.720012611.72100.72127.32390.2200225082061230423332003226019941724213520042525.42126.12423.12620.920052576.12348.22274.12620.920062192.721302228.22239.92007数据暂缺2008注 ：其中日照时间单位为小时（）。 数据来源：中国统计年鉴/tjsj/ndsj/ 2007年、2008年该项数据缺少。根据每年四城市日照表的数据，绘制统计图由图而知，每年四城市日照呈无规律变换。因此，太阳活动（或太阳黑子）对地球日照没有明显的影响。总结根据上述整理观察，共得出一下几个结论：一般来说，1. 第23 次太阳活动周期中：前半周期太阳黑子活动与6级以上大地震无明显关系，而后半周期中，太阳黑子活动与6级以上大地震呈弱负关系太阳黑子活动与6级以上大地震不一定具有强正或负关系。2.太阳活动峰年降水量少，太阳活动谷年降水多。即太阳黑子（活动）与降水呈负关系。3.4.太阳活动（或太阳黑子）对地球气温、日照没有明显的影响。不足1. 由于数据来源问题，论证板块中个别年份暂时缺少；只选取了上一太阳黑子周期的数据。2. 由于数据的单一性，只是选取了中国大陆的几个主要城市。未考虑其他国家的情况。3. 由于条件限制，个别结论可能出现错误或纰漏。参考文献1.维基百科/wiki/太陽週期表 /wiki/地震列表2. 中华人民共和国国家统计局年度数据/tjsj/ndsj/3. 太阳黑子的爆发对地球各个方面有何影响？_百度知道/question/343601.html4.其他网站附录1-太阳黑子周期表 这是从1755年开始追踪的太阳周期（或是太阳黑子周期）：1. 1755年3月 1766年6月2. 1766年6月 1775年6月3. 1775年6月 1784年9月4. 1784年9月 1798年5月5. 1798年5月 1810年12月6. 1810年12月 1823年5月7. 1823年5月 1833年11月8. 1833年11月 1843年7月9. 1843年7月 1855年12月10. 1855年12月 1867年3月11. 1867年3月 1878年12月12. 1878年12月 1890年3月13. 1890年3月 1902年2月14. 1902年2月 1913年8月15. 1913年8月 1923年8月16. 1923年8月 1933年9月17. 1933年9月 1944年2月18. 1944年2月 1954年4月19. 1954年4月 1964年10月20. 1964年10月 1976年6月21. 1976年6月 1986年9月22. 1986年9月 1996年5月23. 1996年5月 2008年3月24. 2008年3月未来的周期附录2-太阳黑子对地球的综合影响当太阳上黑子和耀斑增多时，发出的强烈射电会扰乱地球上空的电离层，使地面的无线电短波通讯受到影响，甚至会出现短暂的中断。 太阳大气抛出的带电粒子流，能使地球磁场受到扰动，产生“磁暴”现象，使磁针剧烈颤动，不能正确指示方向。 地球两极地区的夜空，常会看到淡绿色、红色。粉红色的光带或光弧，这叫做极光。极光是带电粒子流高速冲进那里的高空大气层，被地球磁场捕获，同稀薄大气相碰撞而产生的。 太阳活动对地球的影响太阳活动有时比较平静，有时比较剧烈；太阳有自转，太阳上的活动区有时对向地球，有时又背向地球；地球本身有自转又有公转，因此太阳活动对地球的影响是很复杂的，周期也是各种各样的，如日周期、27天周期、年周期、11年周期等等。这里主要谈耀斑和快速变化的黑子群对地球的影响，小活动造成的影响及平静太阳对地球产生的各种各样的影响就不涉及了。 耀斑及黑子对地球的电离层、磁场和极区有显著的地球物理效应。 地球大气层在太阳辐射的紫外线、X射线等作用下形成电离层，无线电通讯的无线电波就是靠电离层的反射向远距离传播的。当太阳活动剧烈，特别是耀斑爆发时，在向阳的半球，太阳射来的强X射线、紫外线等，使电离层D层变厚，造成靠D层反射的长波增强，而靠E层、F层反射的短波却在穿过时被D层强烈吸收受到衰减甚至中断，如l970年11月5日长途台曾因此中断2小时；这被称为“电离层突然骚扰”。这些反应几乎与大耀斑的爆发同时出现，因为电磁波的传播速度就是光速，大约8分多钟即可由太阳到达地球表面，所以反应非常快。经过一段肘间以后耀斑产生的带电的高能粒子逐渐到达地球，它们受地球磁场的作用向地磁极两极运动，因而影响极区的电离层，造成高纬度地区的雷达和无线电通讯的骚扰，甚至中断。这被称为“极盖吸收”和“极光带吸收”，它的影响时间