大自然的科普知识：太阳风是什么

大自然的科普知识：太阳风是什么 【什么是太阳风】 1850年，一位名叫卡林顿的英国天文学家在观察太阳黑子时，发现在太阳表面上出现了一道小小的闪光，它持续了约5分钟。卡林顿认为自己碰巧看到一颗大陨石落在太阳上。 到了20世纪20年代，因为有了更精致的研究太阳的仪器。人们发现这种“太阳闪光”是普通的事情，它的出现往往与太阳黑子相关。例如，1899年，美国天文学家霍尔发明了一种“太阳摄谱仪”，能够用来观察太阳发出的某一种波长的光。这样，人们就能够靠太阳大气中发光的氢、钙元素等的光，拍摄到太阳的照片。结果查明，太阳的闪光和什么陨石毫不相干，那不过是炽热的氢的短暂爆炸而已。 小型的闪光是十分普通的事情，在太阳黑子密集的部位，一天能观察到一百次之多，特别是当黑子在“生长”的过程中更是如此。像卡林顿所看到的那种巨大的闪光是很罕见的，一年只发生很少几次。 有时候，闪光正好发生在太阳表面的中心，这样，它爆发的方向正冲着地球。在这样的爆发过后，地球上会一再出现奇怪的事情。一连几天，极光都会很强烈，有时甚至在温带地区都能看到。罗盘的指针也会不安分起来，发狂似地摆动，所以这种效应有时被称为“磁暴”。 在本世纪之前，这类情况对人类并没有发生什么影响。但是，到了20世纪，人们发现，磁暴会影响无线电接收，各种电子设备也会受到影响。因为人类越来越依赖于这些设备，磁暴也就变得越来越事关重大了。比如说，在磁暴期内，无线电和电视传播会中断，雷达也不能工作。 天文学家更加仔细地研究了太阳的闪光，发现在这些爆发中显然有炽热的氢被抛得远远的，其中有一些会克服太阳的巨大引力射入空间。氢的原子核就是质子，所以太阳的周围有一层质子云(还有少量复杂原子核)。1958年，美国物理学家帕克把这种向外涌的质子云叫做“太阳风”。 向地球方向涌来的质子在抵达地球时，绝大部分会被地球自身的磁场推开。不过还是有一些会进入大气层，从而引起极光和各种电现象。向地球方向射来的强大质子云的一次特大爆发，会产生能够称为“太阳风暴”的现象，这时，磁暴效应就会出现。 使彗星产生尾巴的也正是太阳风。彗星在靠近太阳时，星体周围的尘埃和气体会被太阳风吹到后面去。这个效应也在人造卫星上得到了证实。像“回声一号”那样又大又轻的卫星，就会被太阳风显著吹离事先计算好的轨道。 【太阳风是什么物质组成的】 太阳的外层大气，太阳日冕，持续持续地向外膨胀从而形成由太阳径向向外的等离子体流，通常被称为“太阳风”。 太阳风使彗星形成长长的向着反太阳方向延伸的彗尾。当人们欣赏美丽的彗尾的时候就能够想象太阳风的存有。在地球高纬区看到的多彩的极光现象，也是进入地球磁场的太阳风粒子经加速后在地球大气中沉降产生的。空间飞船的直接观测表明太阳风主要由质子和电子组成，但有少量氦核及微量重离子成分。据推测，在约100个天文单位(天文单位=日地平均距离=1。5108公里)以外，太阳风将与起源于银河系的星际气体交界，太阳风的占据的空间范围称为“日球层”。研究太阳风的物理过程及其规律已成为空间物理学中一个新的学科分支-日球层物理学。 太阳风的发现是20世纪空间探测的重要发现之一。经过近40年的研究，对太阳风的物理性质有了基本了解，但是至今人们仍然不清楚太阳风是怎样起源和怎样加速的。很明显，太阳大气通过太阳风的形式持续地损耗其质量和能量。不过太阳风是怎样得到等离子体的供应及能量的供应的问题是空间物理学领域中经长期研究仍悬而未决的一大基本课题。 太阳风构成人类活动的外层空间环境。太阳大气的扰动通过太阳风传到地球，通过与地球磁场的相互作用，有时会引起一系列影响人类活动的事件。例如通讯卫星失灵、高纬区电网失效，及短波通讯、长波导航质量下降等。太阳风的变化还可能会引起气象和气候的变化。因为21世纪人类将进一步利用地球的外层空间环境，空间环境预报(或叫“空间天气”预报)将会十分重要。搞清楚太阳风的起源及其加热和加速机制对于建立有效的空间天气预报体系有着十分重要的意义。宇宙中，很多恒星，以至很多星系都会向外发出它们自己的“风”，导致其物质的损失并影响其周围的星际空间或星系际空间。太阳风是能直接观测到的恒星风。对太阳风起源和加速机制的研究必然对这个普遍的“风”的现象-宇宙等离子体-的理解有着至关重要的影响。 国际日地物理学术计划近期发射的观测太阳及太阳风的飞船有“太阳探针(solarprobe)”、“太阳水星观测站(SunandMercuryObserverInterHelios)”、先进成分探测器(AdvancedCompositionExplorer，ACE)及“空间太阳望远镜”。上述设计中的四个重要飞行计划如果能付诸实施，太阳风的起源和加速问题的研究会被向前推动一大步。因为对太阳大气的高分辨率的观测及对近日太阳风甚至对日冕的直接观测都是一些昂贵的空间飞行项目，国际合作在这个领域内显得十分重要。 【太阳为什么会有“太阳黑子”】 太阳黑子实际上是太阳表面的风暴，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，所以看上去像一些深暗色的斑点。太阳黑子很少单独活动。常常成群出现。当太阳黑子释放其电能时，它们带有负电荷的电子束射入太空，其中有一部进入地球的大气层。这些电子产生了电效应，如极光，或北极光，造成无线电传送的中断，在大气层的上方出现臭氧量的激增。增加的臭氧吸收比正常量更多的太阳的热量，从而影响到我们的天气