太阳内部无时无刻不在发生着剧烈的核聚变反应,同时向宇宙空间释放出光和热,“照亮”了整个太阳系。地球上的无数生灵,依靠太阳照射过来的能量,维持着生命的稳定和发展,造就了地球这颗生机勃勃的蓝色星球。
然而,太阳无论是内部还是表面,都是非常不平静的,内部的核聚变、释放能量的释放、高能粒子的碰撞,形成了“翻江倒海”之势,外部剧烈扰动的大气、复杂多变的磁场、汹涌而出的日珥,无不述说着太阳的“疯狂”和力量。最近,科学家们通过深入观察,发现太阳的活跃速度逐渐加强,一个命名为AR2975 的太阳黑子连续“产生”20次耀斑,喷涌而出的强烈太阳风暴,已经向着地球冲击。为什么会出现这种情况?会对地球带来哪些影响?带着这些疑问,我们不妨先了解一下太阳活动的主要表征现象。
如果通过专门的观测仪器来观察太阳的话,在它的表面,经常会看到一些黑色的斑点,与周围区域的亮度形成了鲜明的对比,这些斑点就是太阳黑子。太阳黑子所处的区域,并不是说这里不再向外辐射光线和能量,而是与周围“正常”环境相比,它的相对“低温”所造成的。通过相应的观测和分析工具,科学家们发现,太阳黑子处在太阳的光球层之上,黑子所在的区域温度大约为4500摄氏度,而周围的光球层则在5500-6500摄氏度。
至于太阳黑子是如何形成的,科学家们至今还没有统一的结论。不过主流观点认为,由于太阳内部的核聚变作用,热核反应区周边的物质不断向内补充,在补充过程中物质的运动要比周围区域快得多,于是产生了相互间的剧烈摩擦,从而产生管状磁场。具有这种结构的物质,由于密度要偏小,因此会逐渐“漂浮”到太阳对流层的表面。正是由于它们本身带有磁场,会强烈抑制太阳内部能量以对流的方式传送到这里,所以造成区域温度偏低的情况。
由于太阳黑子是在太阳的大气中形成的,虽然看上去很小,但实质上仍是一种区域性的、大规模的漩涡状气流。同时,由于太阳黑子的形成过程,依赖于太阳内部磁场的产生机制,所以它们自带“强磁性”,在大气中形成黑子以后,这一区域就会形成局部的强磁场区,从而表征着太阳光球层的活跃程度。黑子越多、黑子群越大,则代表太阳的活跃程度越高、太阳活动越复杂。
在太阳光球层之外,存在着一个色球层,其物质密度和压力要比光球层低很多。在色球层中,有时会发生强烈的能量释放情形,即“色球爆发”,俗称耀斑,亮度在急剧增大的同时,会释放出强烈的辐射,除可见光外,还包含着紫外线、X射线和伽玛射线等高能射线,同时还有红外线、冲击波以及高能粒子流,这些喷出的强烈辐射特别是高能带电粒子流,一旦到达地球,会对地球产生不同程度的影响。
虽然太阳黑子和耀斑产生的位置、形成机理都不一样,但它们的出现具有高度的一致性,即与太阳活动强,它们出现的频率就大。通过长期的监测,科学家们发现太阳黑子的活动周期平均值为11.2年,新一轮活动周期将于2024-2025年达到巅峰,因此目前正处于太阳从不活跃向最活跃的演变阶段。
通过地面监测和接收设备的分析结果,近期形成的多次太阳剧烈耀斑,有的甚至达到了能量最高的X级别。耀斑从太阳上层大气中喷出大量磁化的等离子体,在抵达地球时,会率先与地球的磁场发生作用,在地球磁场的“引导”下,大部分带电等离子体,会沿着磁力线的方向,被传输到地球的两极上空,与那里的高空大气分子产生作用,从而地磁暴,引发绚烂的极光出现。
而那些没有被引导到两极的高能带电粒子,则会穿透地球的磁场,进入低空以及地表,从而对GPS信号、短波广播电台、高频无线电信号传输、航班飞行等产生一定程度的影响。太阳耀斑的强度越高,则带电粒子流的数量和能量就越强,对地球磁场的影响和暂时性的破坏就越大,上述方面的影响程度就越深,甚至还会对电力传输产生影响。
在历史上出现的最严重的一次太阳磁暴,是1859年9月2日发生的卡灵顿事件,当时不但在赤道的很多区域都产生了极光,而且造成了很多高压线传输故障和火灾,当时的电报系统几乎瘫痪,幸好那时还没有人造卫星和无线电通讯,否则所引发的灾难就会更大。
从目前预测的情况看,此次太阳“复苏”所带来的太阳风暴,其活跃起点为2019年的12月份,峰值大约在2024-2025年,现在我们所处的时间段,仍然是相对平静的“增长期”,在这一阶段中出现大规模太阳黑子和耀斑喷发的频率要相对少一些,总体对地球的影响是很低的。即使到2025年的极大期,其影响也是在可预测和可控范围内,只要相应做好人造卫星、航空航天、通讯、电力传输、电子产品等方面的应对和保护措施,必要时减少工作时间或停止工作,及时做好预案,基本不会出现什么严重的问题。
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