太阳对地球的影响(知识讲解)

1、第第 页近几十年研究表明，太阳活动与旱涝灾害存在相关关系。注意：太阳活动周期约为11年。太阳活动往往同步发生，即黑子、耀斑、太阳风等太阳活动往往同时期出现，有共同的活动变化周期。日珥（色球层），太阳风（日冕层）。【典型例题】例题1太阳大气经常发生大规模的运动，称为太阳活动。据此完成下列问题。（1）太阳外部结构从里到外依次是（）A.光球日冕色球B.色球光球日冕C.光球一色球一日冕D.日冕一色球一光球（2）太阳活动周期一般是指（）A.地球公转从近日点到远日点所需的时间B.太阳连续两次直射同一地点所间隔的时间C.相邻两次太阳活动极大年的平均间隔时间D.太阳黑子数由最多到最少的平均间隔时间（3）太阳黑

2、子活动增多的年份（）A.耀斑频繁爆发B.两极出现极光C.全球降水增多D.地球磁场增强解析：第（1）题，太阳结构由里到外是光球层、色球层、日冕层；第（2）题，太阳活动周期是从一个活动频繁的年份到下一个活动频繁的年份的间隔时间；第（3）题，太阳黑子一般活动频繁的年份，耀斑也活动频繁。答案（1）C（2）C（3）A例题2阅读材料，完成下列问题。材料一21世纪以来，人类又一次经历了太阳活动的高峰期，在高峰期间，太阳活动时人类生产和生活产生了一系列影响。例如，日本的通信卫星信号中断。材料二太阳黑子的周期图（1）根据太阳黑子的周期图判断，假设2019年是太阳活动峰值年，那么下次太阳黑子活动峰值年应为年前后，

3、届时下列受影响较大的部门是（）。（双选）A.通信部门B.航天部门C.钢铁部门D.纺织部门（2）太阳耀斑爆发时能量来自于。（3）当太阳黑子爆发时，还会出现哪些太阳活动？对地球会产生怎样的影响？解析：本题从图文两个方面进行设问，由材料可得出以下信息：太阳黑子的活动是有规律的，其周期约为11年；太阳黑子峰值年。对地球产生很多方面的影响。解答本题的突破口是由材料二中黑子活动情况，推算出黑子活动的周期约为11年，然后结合太阳活动对人类的影响作答。第（1）题，由材料二中多个峰值间隔的时间，可知太阳黑子的活动是有规律的。其周期约为11年。当黑子爆发时，其他太阳活动也会加强。太阳活动将会影响的部门有通信、航天

4、等。第（2）题，太阳黑子活动的能源也和太阳辐射的能源一样，都来自太阳的核聚变反应。第（3）题，由于太阳活动具有整体性，它们往往会同步发生。答案：（1）2019A、B（2）太阳内部核聚变反应（3）耀斑、日珥等。影响：气候异常；大气屡扰动，影响无线电短波通信；产生“磁暴”现象；产生“极光”现象；引发一系列自然灾害。思维拓展读我国部分城市地理纬度与年平均日照时数表和“我国部分地区年太阳总辐射量分布图”，完成下列问题。城市地区年平均日照时数地理纬度（北纬）南京2182.432。04上海1986.131。29重庆1211.330。40杭州1902.130。20宁波2019.729。54拉萨3005.12

5、9。431）描述图中年太阳总辐射量120千卡平方厘米的曲线的走向特点，并分析影响因素。（2）试绘出昆明至上海年太阳总辐射量分布曲线。（3）图中台湾岛西侧年太阳总辐射量比东侧，原因是。（4）表中所列城市中日照时数最长，其原因是。解析：第（1）题，读图可看出，120千卡平方厘米年太阳总辐射量线在东部呈东西走向，主要受太阳辐射的影响；西南地区呈南北走向，则主要受地形地势的影响。第（2）题，依据地形剖面图的绘制方法进行绘制第（3）题，受天气因素的影响，台湾岛西侧年太阳总辐射量高于东侧。第（4）题，拉萨位于青藏高原，海拔高空气稀薄，有“日光城”之称。答案：（1）东部受南北纬度的影响呈东西走向，而西南地区

6、受地形地势影响呈南北走向。（2）图略（3）高西侧为背风坡，降水少，晴天多，日照时间长（4）拉萨纬度较低，海拔高，空气稀薄，云量少，阴雨天气少【课外拓展】太阳活动简介太阳活动是太阳大气中局部区域各种不同活动现象的总称。包括：太阳黑子是太阳活动的基本标志；光斑：太阳光球边缘出现的明亮组织，向外延伸到色球就是谱斑。光斑一般环绕着黑子，与黑子有密切的关系。谱斑：太阳光球层上比周围更明亮的斑状组织。太阳风：太阳风形成的带电粒子流造成了地球上的极光。耀斑：发出的强大的短波辐射，会造成地球电离层的急剧变化。对人类的影响很大。造成短波通讯中断。日珥：在日全食时，太阳的周围镶着一个红色的环圈，上面跳动着鲜红的火

7、舌，这种火舌状物体就叫做日珥。影响：太阳活动对于地震、火山爆发、旱灾、水灾、人类心脏和神经系统的疾病，甚至交通事故都有关系。因此也形成了太阳活动预报这门学问。研究历史太阳活动变化的最长久纪录是太阳黑子的变化。太阳黑子的第一次纪录大约是在西元前800年前的中国，最老的描绘纪录约在西元1128年。在1610年，天文学家开始用望远镜纪录黑子和它们的运动，最初的研究聚焦于本质和行为。然而，黑子的物理性质直到20世纪能被辨认，所以观测还在持续中。在17世纪和18世纪，由于黑子的数目偏低，使得研究受到了阻碍，而现在认为是太阳活动低潮被延长的一段期间，如同所知的蒙德极小期。在19世纪之前，已经有足够长的数值

8、纪录可以推断黑子活动的周期性。在1845年，普林斯敦大学的教授约瑟夫亨利和史蒂芬亚历山大使用热电堆观测太阳，并且确认黑子的辐射比周围地区的太阳表面为低；稍后又观测到太阳的光斑发射出的辐射高于平均数值。大约在1900年，研究人员开始探索太阳活动和地球上天气间的关联性，特别值得注意的是查尔斯格里利阿布特的工作，因为他在史密松宁天文物理观测所（SAO）领导观察太阳辐射的变化。它的团队必须从发明测量太阳辐射的仪器开始，之后，当他成为SAO的领导人时，他在智利的卡拉玛建立太阳观测站，以补威尔逊山天文台在数据资料上的不足。他在273个月的海耳周期中找出了27个谐波的周期，包括7、13、和39个月的模式。他

9、通过城市各个月的天气纪录，像是温度变化与降雨量与太阳活动匹配或反对太阳活动的趋势，寻找天气间的关联性。随着树龄学的发展，像是沃尔多S.葛洛克等科学家注意到树木的生长和现存纪录上太阳活动周期之间的关联性，并且以长达世纪的太阳常数变化，推论千年尺度的年代学也有相似的变化。统计学上的研究显示天气和气候与太阳活动的关联是世纪性的，数据回推至1801年，当威廉赫歇尔注意到麦子的价格和黑子纪录之间有明显的关联性。他们现在以来自表面的网络收集和气象卫星观察的数据作全球性高度密集的比对，以综合或观察研究太阳变异的作用如何通过地球气候系统散布的详细过程，并且/或强迫建立气候模型。主要标志是太阳黑子和耀斑。耀斑是

10、太阳活动最激烈的显示。对地球的气候（降水），电离层（无线电短波通讯），磁场（有“磁暴”现象）和在高纬度的夜空有极光出现。其平均周期约为11年。主要表现太阳黑子太阳黑子是太阳强烈的磁场活动抑制了对流的作用，因而使得于表面温度相对较低、颜色较暗的区域。黑点的数量关联到太阳辐射的强度，在1980年代，以阿布特、Foukal等人（1977年）意识到辐射的增加值与黑子的关联性，只依据一颗卫星的观测，估计其变异是很小的（只有1W/m的等级或总量的0.1%）。雨云7号（在1978年10月25日发射）和太阳极大期任务卫星（1980年2月14日发射）查出，因为围绕黑子周围的区域更加明亮，整体的作用是越多的黑点意

11、味着太阳越明亮。曾有一些建议认为太阳直径的变化也许会导致输出的改变，但是最近的工作，主要是SOHO的米契森多普勒影像仪，显示这种变化量极为微小，大约只有0.001%（Dziembowskietal,2019）。各种各样的研究都应用了黑子数目来进行（因为这项纪录已延续了数百年）做为其他太阳输出活动的代理（因为最好的也只有数十年的观测资料），同样的，地面仪器与在轨道极高高度上的仪器之间也做了比对和较准。研究人员结合目前的数据和调整历史上的数据，其他代理的资料一像是宇宙射线产生的同位素一被用来推断太阳磁场的活动和可能的亮度。太阳黑子的活动已经使用沃夫数测量了300年之久，这个索引（也称为苏黎世数）使

12、用黑子的数量和群组数量两者补偿在测量上的变化。芬兰Oulu大学的IlyaUsoskin在2019年的研究指出，黑子的活动从1940年代开始比过去的1150年都要频繁。重建太阳黑子的11,400年活动期间，在&000年前曾经有明显的活跃期。透过树龄学使用放射性碳的浓度变化，已经重建了11,400年的黑子数目。在过去70年的太阳活动水平似乎是异常的，而相似的巨大变化最后一次大约发生在&000年前。太阳的磁性活动较过去的11,400年高出了大约10%，并且早期的高活动性期间都比现在的事件要短。太阳周期太阳周期是太阳行为上的循环变化，许多可能的模式曾被建立起来，但在观测上只有11年和22年的周期是很清

13、楚的被观察到。11年：最明显的是黑子数量在大约11年的周期中逐渐增加和减少，也因为施瓦贝的观测被称为施瓦贝周期。巴布科模型以磁场的流出和卷入来解释此一周期。当太阳黑子增加时太阳表面的活动也最活跃，然而光度由于明亮的斑点也增加而没有改变（光斑）。22年：海尔周期，因乔治埃勒里海耳得名。在每一个施瓦贝周期，太阳的磁场都会扭转，因此磁极要两次扭转之后才会回到相同磁极的状态。87年（70-100年）：格莱斯堡周期，因沃尔夫冈格莱斯堡而得名，被认为是施瓦贝11年周期的调幅（SonnettandFinney,1990）.Braun,etal,（2019）。210年：Suess周期（a.k.a.deVrie

14、scycle）.Braun,etal,（2019）.2,300years:哈尔斯塔周期对地球的影响对地球电离层的影响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1970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

15、常快。经过一段时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”，它的影响时间较长。整个地球是一个大磁场。地球的北极是地磁场的磁南极，地球的南极是地磁场的磁北极。地极和磁极之间有大约11度的夹角，因此地球的周围充满了磁力线，不同的位置有不同的地磁强度。平时地磁受多方面的影响，会有不同程度的扰动，而影响最大的就是磁暴现象。磁暴一般发生在太阳耀斑爆发后2040小时，它是地磁场的强烈扰动，磁场强度可以变化很大。这时太阳风速往往增加，并且向太阳一面的磁层顶面可由

16、距地心811个地球半径被压缩到57个地球半径，磁暴的发生对人类活动，特别对与地磁有关的工作都会受到影响。对地球气候的影响太阳活动与地球上气候变化的关系也是比较明显的，地球上气候变化与黑子数目变化周期密切相关，可是其具体的作用机制还远远没有搞清楚。世界许多地区降水量的年际变化，与黑子活动的11年周期有一定的相关性。另外，我们只是发现，亚寒带的许多树龄很高的树木，它们的年轮恰恰有着与黑子活动11年周期相对应的、有规律的疏密变化。同时从统计资料中，我们发现凡是黑子活动的高峰年，地球上特异性的反常气候出现的机率就明显地增多；相反，在黑子活动的低峰年，地球上的气候相对就比较平稳。另外地球高层大气的变化也

17、与太阳活动相关。地震、水文、气象等多方面的研究都说明了太阳活动对地球的影响，关于这方面的物理机制还在研究中。对地球磁场的影响整个地球是一个大磁场。地球的北极是地磁场的磁南极，地球的南极是地磁场的磁北极。地极和磁极之间有大约11度的夹角，因此地球的周围充满了磁力线，不同的位置有不同的地磁强度。平时地磁受多方面的影响，会有不同程度的扰动，而影响最大的就是磁暴现象。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。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。磁暴一般发生在太阳耀

18、斑爆发后20-40小时，它是地磁场的强烈扰动，磁场强度可以变化很大。这时太阳风速往往增加，并且向太阳一面的磁层顶面可由距地心8-11个地球半径被压缩到5-7个地球半径，磁暴的发生对人类活动，特别对与地磁有关的工作都会受到影响。它会使罗盘磁针摇摆，不能正确指示方向，影响到海上航行之船、空中飞行之机、甚至信鸽的飞翔。在磁暴发生时，高纬度地区常常伴有极光出现。极光常常出现于纬度靠近地磁极地区25度-30度的上空，离地面100-300千米，它是大气中的彩色发光现象，形状不一。常出现极光的区域称为极光区。由于来自太阳活动区的带电高能粒子流到达地球，并在磁场作用下奔向极区，使极区高层大气分子或原子激发或电离而产生光。当太阳活动剧烈时，极光出现的次数也增大。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