
美国宇航局拍摄的一幅照片,展现了3日观测到的太阳黑子,被称之为“AR11339”或者“仁慈的怪物”

宇航局的STEREO双子卫星拍摄的360度太阳图像。其中一颗STEREO处在地球轨道前方,另一颗尾随其后,这幅展现日冕物质喷射的照片由前面的STEREO卫星拍摄
北京时间11月9日消息, 据国外媒体报道,3日,太阳表面喷射出一个巨大的耀斑,达到X1.9级,是有史以来观测到的规模最大的太阳风暴之一。此次太阳耀斑在上周初观测到的一个巨型太阳黑子爆发后出现。这一次的太阳黑子同样是近年来观测到的最大黑子之一。
美国宇航局的专家提前就预测到太阳黑子将引发巨大的耀斑,但耀斑的级别仍旧让他们感到吃惊。此次太阳耀斑能量巨大,大约45分钟后,地球上的通讯受到干扰。宇航局官员在一份声明中表示,太阳耀斑开始于格林威治标准时间晚上8点27分,将对地球上的部分无线电通讯造成干扰。宇航局指出:“科学家继续对这个活跃区域进行观测,随着在太阳前方穿过,还会出现其他太阳活动。”
同一天晚些时候,宇航局又观测到太阳金星方向出现日冕物质喷射。太空网的克拉拉-莫斯科维茨表示,宇航局的太阳动力学观测卫星和STEREO双子太阳观测卫星拍摄了太阳耀斑和日冕物质喷射的照片和录像。太阳耀斑是与太阳表面不断活跃的磁活动有关的大规模能量释放。耀斑好似太阳喷出的一个明亮云,表面磁活动形成的暗区则被称之为“黑子”。
这一次的太阳黑子被称之为“AR11339”或者“仁慈的怪物”,长度在5万英里(约8万公里)左右,是地球直径的数倍。宇航局表示这并不是在这个特殊区域最后一次观测到大规模的太阳活动。随着太阳在2013年左右进入11年活动周期的高潮,太阳活动将越发活跃

背景消息
耀斑是太阳表面最强烈的,也是对地球影响最大的一种活动现象。1859年9月1日,两位英国天文学家卡林顿和霍德逊在观测太阳时,看到在一个大黑子群附近有一大片新月形的明亮闪光以每秒100多千米的速度掠过黑子群,然后很快消失了。不久以后,电讯中断,地磁台记录到强烈的地磁暴。在当天和第二天,地球上高纬度地区的人们看到了非常明亮而又绚丽的极光现象。这就是人类第一次观测到的太阳耀斑现象。然而,当时的科学家还不知道这是太阳耀斑爆发了,只是一连串的意外事件使他们感到十分震惊,并且从此开始了对太阳表面这种突然事件的探索和研究。
但是,几十年过去了,人们却再也没有看到过太阳表面的这种突发事件。这个事实使科学家们想到,是由于太阳光球的光太强而把其它现象淹没了。于是他们想到了制造一种特殊的太阳望远镜,把其它波长的光都滤掉,只让某一种波长的光通过。这种办法果然灵验,1892年7月,美国天文学家海耳用他自己研制的太阳单色光照相仪,首次观测到了太阳耀斑。当时人们称之为“爆燃的火焰”,太阳耀斑这个名词是到了20世纪50年代才有的。
经过100多年不断的观测和研究,科学家们对太阳耀斑已经有了比较深入的认识
耀斑的最大特点是来势猛,能量大。发生的很突然,消失的又很快。一般只存在几分钟,十几分钟,极个别的能持续几个小时。在短短一二十分钟内耀斑释放出巨大的能量。以前,人们以为耀斑是太阳色球爆发现象。现在已经认识到,问题要复杂得多。实际上,耀斑是产生在太阳大气中一个立体的活动区,这个活动区是从太阳光球的黑子群、光斑,向上到色球的日珥、谱斑,最后直到日冕区,由磁力线和物质运动将它们贯穿起来的一个复杂的变化区。这个复杂的太阳活动区就是太阳耀斑的发源地。因此,人们早就发现耀斑和黑子有着密切的关系,在大的黑子群上面,很容易出现耀斑。小型耀斑伴随着太阳黑子的出现,经常能见。但像人类首次发现的在白光中也能看见的特大耀班,就非常罕见了,只有在太阳活动峰年时才可能出现,人们称这类耀班为“白光耀斑”。

太阳耀斑紫外波段图像
耀斑对地球有巨大影响,因为太阳耀斑爆发的时候,会同时发出强烈的紫外线、X射线、γ射线,还有红外线、射电波、冲击波和高能粒子流,等等。太阳高能带电粒子流到达地球附近时,闯入地球高层大气,与地球大气分子或原子发生剧烈碰撞,产生美丽的极光。同时太阳高能粒子流也会将地球大气层中的电离层扰乱,使之失去反射无线电波的功能。所以地球上的无线电通讯,电视台和广播电台的信号传播,都会受到干扰甚至中断。

第二次世界大战中,德军司令部有一个无线电报务员名叫布鲁克,他在执行任务的时候突然通讯中断,信息不通,贻误了战机,导致战斗的失败。布鲁克因此被军事法庭判处死刑。然而,后来的调查结果表明,那次事故完全是由太阳耀斑爆发造成的。太阳高能粒子流也会对宇宙飞行器以及宇航员的人身安全造成严重的威胁。因此,人类在发射各种卫星或空间探测器时都要考虑是否会有太阳耀斑爆发的影响。另外,太阳耀斑爆发与地面宏观气象变化,降雨量的多少等都有一定关系。正因为太阳耀斑爆发对人类的生活和各种活动有许多影响。因此,耀斑受到了天文学家特殊的重视,成为当代太阳研究的主要课题之一。

日冕是太阳大气的最外层,厚度达到几百万公里以上。日冕温度有100万摄氏度,粒子数密度为1015m^3。在高温下,氢、氦等原子已经被电离成带正电的质子、氦原子核和带负电的自由电子等。这些带电粒子运动速度极快,以致不断有带电的粒子挣脱太阳的引力束缚,射向太阳的外围。形成太阳风。日冕发出的光比色球层的还要弱。

日冕的形状同太阳活动有关。在太阳活动极大年,日冕接近圆形,而在太阳宁静年则比较扁,赤道区较为延伸。日冕直径大致等于太阳视圆面直径的1.5~3倍以上。日冕只有在日全食时才能看到,其形状随太阳活动大小而变化。在太阳活动极大年,日冕的形状接近圆形,而在太阳活动极小年则呈椭圆形。

日冕的的涡状纹和环形纹伸展进入太空数百英里,几乎比可见的太阳表面热200倍,但远没有它明亮,因此只能在日食期间看见。

日冕喷射

被月亮挡住的日全食,显示出越过太阳边缘的太阳耀斑和日珥,以及日冕。日食发生在太阳黑子周期的高峰期,经过处理的图像不仅显示了日冕,而且显示了色球层和日珥。

这张照片显示了X光图像中的日冕洞。太阳的外层大气日冕由强磁场构成,接近时能导致大气突然而猛烈地释放气泡或气舌以及磁场,被称为日冕物质喷射,能飞快地穿过行星际物质。
背景延伸
据国外媒体报道,自1611年以来,人类就已经开始记录太阳黑子(黑色斑点)的活动规律。通过长期的总结,太阳黑子的活动周期大约在11年左右,也就是说每11年太阳黑子活动将出现高峰期,同时也意味着会有更多的黑子暴发。但是,科学家发现黑子的循环可能从某个周期跳到另一个周期,由多个针对太阳的空间探测器数据上看,2008年到2013年,太阳的活动趋势显示出某种未知的异常。

2011年6月6日的太阳图像
然而,进入21世纪后,太阳的活动周期还是周而复始、循规蹈矩的吗?根据目前的研究成果,答案是否定的。各个研究太阳的天文学家小组都得出较为相似的结论:太阳的活动周期不可能一直维持着这种规律性,将出现某种机制关闭或者进入休眠状态。现在太阳的活动处于第24个周期,这很可能是太阳有规律活动的最后一个周期,美国国家太阳观测站Hill博士说:从第25个周期开始,太阳活动极有可能出现异常,甚至连第25个周期能不能发生都还是个问题。
我们知道,黑子平均活跃周期为11年,有时为9年或者13年。太阳磁极反转大约是每22年为一个周期,所以11年则为磁极反转的半周期。尽管现阶段的所有研究都表明太阳将在2013年达到活动高峰,空军太阳影响研究实验室以及美国国家太阳观测站数据显示这个活动高峰会突然出现中断,具体表征为太阳缺少喷流、两极活动减弱和磁场强度正在下降。有如下几个证据:

太阳活动周期与各纬度的活跃关系
第一个证据:太阳动力学观测探测器(SDO)与太阳表面震荡监测站研究太阳内部结构时发现,太阳内部等离子体流动减缓,表层两个半球间气流交换频度下降。等离子流的加强通常预示着太阳下一个活动周期的开始,这种起伏性的“扭转振动”由太阳的中纬度区域向赤道方向迁移,但目前任然没有发现这种活动的迹象。第25个周期按理论应该发生在2008年或2009年,但是目前没有任何迹象,如果错过周期的起点,那太阳的第25个周期只能推迟到2021或者2022年。而这期间将发生什么情况,还是个未知数。
第二个证据:通过对日冕的观测,可以得出太阳磁场正在减弱。壮观的日冕活动是可以洞察太阳内部深处的变化,关联着太阳的磁场结构,日冕的喷发由太阳内部的某种振动形式进行调控,这种振动形式在过去的40年间基本都维持在一定的水平,而研究人员目前所观测的情况是这种机制正在被改变,使得磁场强度减弱,这就说明在太阳内部深处已经出现某种未知的变化,这种变化正在改变着磁场。太阳的第24个周期开始得很晚,同时也很缓慢。如果这轮周期出现异常,必定将影响整个太阳活动的规律性和连续性,由此引发的问题将是一连串的多米诺效应,而目前也没有任何物理模型能解释接下来会发生什么。

2011年4月太阳表面日冕喷射
第三个证据:对太阳黑子的观测发现,黑子的活动呈现长期性的弱化趋势,这种趋势将导致在第25个太阳周期的磁暴将非常微弱,进而进一步影响黑子的形成。美国亚利桑那州McMath-Pierce天文台对太阳进行了超过13年的连续观测,在第23个周期中,太阳每年磁场强度衰减大约是50高斯,而在第24个周期内也是维持着这种程度的衰减,磁场强度的变化直接导致了黑子温度的变化。如果这种趋势继续下去,太阳磁场强度用不了多久就会跌破1500高斯,届时磁场强度不足以维持太阳表面各种能量的对流,同时也会造成黑子基本消失。
我们回溯1645-1715年间,这段时期被称为蒙德极小期,在这70年间,太阳表面几乎没有黑子,而且恰逢小冰期。在欧洲和北美都经历了极度寒冷的冬天。但是没有直接证据显示,小冰期的到来与太阳黑子消失之谜有关。然而,有统计表明:地球的温度降低确实和黑子的活跃程度存在某种关联。如果根据以上推测,地球是不是也会进入温度骤降的冰期呢?
当然,也有部分研究人员认为,太阳的活动也可以调节地球的气候变化,这种论点的证据并不充分。毕竟全球气温上升与太阳黑子消失并将地球带入冰期这两个事件间没有绝对的联系。而有两点是肯定的:第一,对太阳第25个周期进行研究,有助于发现并了解更多关于太阳的未解之谜;第二,太阳内部深处必然发生了某种变化,这种变化影响了太阳的活动周期并且产生类似的多米诺效应,对太阳本身以及地球都将构成未知的影响。
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本帖最后由 jiangy002 于 2011-11-14 16:58 编辑 ]