光球、色球、日冕层中分别发生了什么太阳活动

光球、色球、日冕层中分别发生了什么太阳活动
光球、色球、日冕层中分别发生了什么太阳活动

光球、色球、日冕层中分别发生了什么太阳活动
一、光球层
　　光球层位于对流层之外,属太阳大气层中的最低层或最里层,光球层的厚度约5 00公里,与约70万公里的太阳半径相比,好似人的皮肤和肌肉之比.我们说太阳表现的平均温度约6000摄氏度,指的就是这一层.太阳光球就是我们平常所看到的太阳园面,通常所说的太阳半径也是指光球的半径.光球的表面是气态的,其平均密度只有水的几亿分之一,但由于它的厚度达500千米,所以光球是不透明的.
　　1. 米粒组织：光球并不完美,其表面布满了米粒般的粒状结构：光球层的大气中存在着激烈的活动,用望远镜可以看到光球表面有许多密密麻麻的斑点状结构,很象一颗颗米粒,称之为：米粒组织.它们极不稳定,一般持续时间仅为5～10分钟,其温度要比光球的平均温度高出300～400℃.虽说它们是小颗粒,实际的直径也有1000公里--2000公里目前认为这种米粒组织是光球下面气体的剧烈对流造成的现象.
　　明亮的米粒组织很可能是从对流层上升到光球的热气团,不随时间变化且均匀分布,且呈现激烈的起伏运动.米粒组织上升到一定的高度时,很快就会变冷,并马上沿着上升热气流之间的空隙处下降；寿命也非常短暂,来去匆匆,从产生到消失,几乎比地球大气层中的云消烟散还要快,平均寿命只有几分钟,此外,近年来发现的超米粒组织,其尺度达3万公里左右,寿命约为20小时.
　　有趣的是,在老的米粒组织消逝的同时,新的米粒组织又在原来位置上很快地出现,这种连续现象就像我们日常所见到的沸腾米粥上不断地上下翻腾的热气泡.
　　2. 光斑：光球上亮的区域光斑也是太阳上一种强烈风暴,天文学家把它戏称为“高原风暴”.不过,与乌云翻滚,大雨滂沱,狂风卷地百草折的地面风暴相比,“高原风暴”的性格要温和得多.光斑的亮度只比宁静光球层略强一些,一般只大10%；温度比宁静光球层高300℃.许多光斑与太阳黑子还结下不解之缘,常常环绕在太阳黑子周围“表演”.少部分光斑与太阳黑子无关,活跃在70°高纬区域,面积比较小,光斑平均寿命约为15天,较大的光斑寿命可达三个月.
　　光斑不仅出现在光球层上,色球层上也有它活动的场所.当它在色球层上“表演”时,活动的位置与在光球层上露面时大致吻合.不过,出现在色球层上的不叫“光斑”,而叫“谱斑”.实际上,光斑与谱斑是同一个整体,只是因为它们的“住所”高度不同而已,这就好比是一幢楼房,光斑住在楼下,谱斑住在楼上.
　　3. 太阳黑子：光球表面另一种著名的活动现象.黑子是光球层上的巨大气流旋涡,大多呈现近椭圆形,在明亮的光球背景反衬下显得比较暗黑,但实际上它们的温度高达4000℃左右（光球其余部分的温度约为6000℃）,倘若能把黑子单独取出,一个大黑子便可以发出相当于满月的光芒.日面上黑子出现的情况不断变化,这种变化反映了太阳辐射能量的变化.太阳黑子的变化存在复杂的周期现象,平均活动周期为11.2年.
　　4. 冲浪：又称“日浪”.太阳光球层物质的一种抛射现象.通常发生在太阳黑子上空,具有很强的重复出现的本领,当一次冲浪沿上升的路径下落后,又会触发新的冲浪腾空而起,如此重复不断,但其规模和高度则一次比一次小,直至消失.
　　位于日面边缘的冲浪表现为一个小而明亮的小丘,顶部以尖钉形状向外急速增长.上升的高度各不相等,小冲浪只有区区几百公里,大冲浪则可达5000公里,最大的竟达1～2万公里.抛射的最大速度每秒可达100～200公里,要比最快的侦察机快100多倍.当它们到达最高点后,受太阳引力的影响,便开始下降,直至返回到太阳表面.人们从高分辩率的观测资料中发现,冲浪是由非常小的一束纤维组成,每条纤维间相距很小,作为整体一起发亮,一起运动.
　　二：日冕层是太阳大气的最外层.日冕中的物质也是等离子体,它的密度比色球层更低,而它的温度反比色球 层高,可达上百万摄氏度.日全食时在日面周围看到放射状的非常明亮的银白色光芒即是日冕.
　　日全食时,黑暗的太阳外围是银白色的光芒,像帽子似地扣在太阳上,因此称为日冕.日冕是太阳最外围大气.平时要观测日冕,需要用特别的日冕仪.日冕的范围很大,用日冕仪只可以观测到接近太阳表面的那部分日冕,一般叫做内冕.它的边界离太阳表面约有3个太阳半径那么远,或者说日冕的宽度约为200万千米.在此以外的日冕叫做外冕,它向外延伸到地球轨道之外.日冕的物质非常稀薄.内冕密度稍微大一些,但它的密度也低于地球大气的十亿分之一,几乎接近真空. 日冕的形状很不规则,有时候呈圆形,有时候呈扁圆形,结构也很精细,在太阳赤道四周有很多向外流动的“冕流”伸向远处,太阳极区则有一些纤细的羽毛状的“极羽”.
　　日冕的温度非常高,可达200万度.令人不可思议的是,离太阳中心最远的光球,温度是几千度.稍远些的色球,温度从上万度到几万度.而距离太阳中心最远的日冕,温度竟然高达百万度.这一反常的现象意味着什么,科学家们目前还未找到合理的解释.
　　1. 在太阳活动极大年,日冕接近圆形；在太阳宁静年则呈椭圆形.日冕上有冕洞,而冕洞是太阳风的风源.
　　2. 太阳风：日冕层的温度比它的发源地——太阳的温度要高得多,因此日冕层物质不断向外膨胀,把许多沿着太阳磁力线的粒子流不断地吹射到行星际空间,形成太阳风.其范围可延伸到地球甚至更远的地方.太阳就是以太阳风——物质粒子流的形式失去物质.
　　3. 极光：当太阳上有强烈爆发和日冕物质抛射时,太阳风携带着的强大等离子流可能到达地球极区.这时,在地球两极则可看见瑰丽无比的极光.
　　三：紧贴光球以上的一层大气称为色球层,平时不易被观测到,过去这一区域只是在日 全食时才能被看到.当月亮遮掩了光球明亮光辉的一瞬间,人们能发现日轮边缘上有一层玫瑰红的绚丽光彩,那就是色球.色球层厚约8000千米,它的化学组成与光球基本上相同,但色球层内的物质密度和压力要比光球低得多.日常生活中,离热源越远处温度越低,而太阳大气的情况却截然相反,光球顶部接近色球处的温度差不多是4300℃,到了色球顶部温度竟高达几万度,再往上,到了日冕区温度陡然升至上百万度.人们对这种反常增温现象感到疑惑不解,至今也没有找到确切的原因.
　　1. 日珥：在色球上人们还能够看到许多腾起的火焰,这就是天文上所谓的“日珥”.日珥是迅速变化着的活动现象,一次完整的日珥过程一般为几十分钟.同时,日珥的形状也可说是千姿百态,有的如浮云烟雾,有的似飞瀑喷泉,有的好似一弯拱桥,有的酷似团团草丛,有的像脱兔,有的如飞鸟,这里可以算得上是太阳最壮丽的景色了.天文学家根据形态变化规模的大小和变化速度的快慢将日珥分成宁静日珥、活动日珥和爆发日珥三大类.最为壮观的要属爆发日珥,本来宁静或活动的日珥,有时会突然"怒火冲天",把气体物质拼命往上抛射,然后回转着返回太阳表面,形成一个环状,所以又称环状日珥.在色球层的边缘常常突然串升的日珥,高度达到几万公里,其温度高达1百万度,高度有时达几十个太阳半径.
　　日珥是非常奇特的太阳活动现象,其温度在5000～8000K之间,大多数日珥物质升到一定高度后,慢慢地降落到日面上,但也有一些日珥物质漂浮在温度高达200万K的日冕低层,即不附落,也不瓦解,就像炉火熊熊的炼钢炉内居然有一块不化的冰一样奇怪,而且,日珥物质的密度比日冕高出1000～10000倍,两者居然能共存几个月,实在令人费解.
　　2. 耀斑：太阳色球层有些局部亮区域,我们称它为谱斑.它处于太阳黑子的正上方.有时谱斑亮度会突然增强,这就是我们通常说的耀斑.耀斑是太阳黑子形成前在色球层产生的灼热的氢云层.耀斑释放的能量极其巨大.其巨大的能量来自磁场. 太阳耀斑是一种最剧烈的太阳活动.一般认为发生在色球层中,所以也叫“色球爆发”.其主要观测特征是,日面上（常在黑子群上空）突然出现迅速发展的亮斑闪耀,其寿命仅在几分钟到几十分钟之间,亮度上升迅速,下降较慢.特别是在太阳活动峰年,耀斑出现频繁且强度变强.
　　别看它只是一个亮点,一旦出现,简直是一次惊天动地的大爆发.这一增亮释放的能量相当于10万至100万次强火山爆发的总能量,或相当于上百亿枚百吨级氢弹的爆炸；而一次较大的耀斑爆发,在一二十分钟内可释放10～25焦耳的巨大能量,
　　除了日面局部突然增亮的现象外,耀斑更主要表现在从射电波段直到X射线的辐射通量的突然增强；耀斑所发射的辐射种类繁多,除可见光外,有紫外线、X射线和伽玛射线,有红外线和射电辐射,还有冲击波和高能粒子流,甚至有能量特高的宇宙射线.
　　1973年12月一个巨大的日珥跨越日面588000km
　　耀斑对地球空间环境造成很大影响.太阳色球层中一声爆炸,地球大气层即刻出现缭绕余音.耀斑爆发时,发出大量的高能粒子到达地球轨道附近时,将会严重危及宇宙飞行器内的宇航员和仪器的安全.当耀斑辐射来到地球附近时,与大气分子发生剧烈碰撞,破坏电离层,使它失去反射无线电电波的功能.无线电通信尤其是短波通信,以及电视台、电台广播,会受到干扰甚至中断.耀斑发射的高能带电粒子流与地球高层大气作用,产生极光,并干扰地球磁场而引起磁暴.
　　此外,耀斑对气象和水文等方面也有着不同程度的直接或间接影响.正因为如此,人们对耀斑爆发的探测和预报的关切程度与日俱增,正在努力揭开耀斑迷宫的奥秘.
　　传说,第二次世界大战时,有一天,德国前线战事吃紧,后方德军司令部报务员布鲁克正在繁忙地操纵无线电台,传达命令.突然,耳机里的声音没有了.他检查机器,电台完整无损；拨动旋钮,改变频率,仍然无济于事.结果,前线推动联系,像群龙无首似的陷入一片混乱,战役以失败而告终.布鲁克因此受到军事法庭判处死刑.他仰天呼喊“冤枉!冤枉!” 后来查清,这次无线电中断,“罪魁祸首”是耀斑.布鲁克的死,实在冤枉.他的死,在于人们当时对耀斑还不了解.
　　3. 光斑：不仅出现在光球层上,色球层上也有它活动的场所.当它在色球层上“表演”时,活动的位置与在光球层上露面时大致吻合.不过,出现在色球层上的不叫“光斑”,而叫“谱斑”.实际上,光斑与谱斑是同一个整体,只是因为它们的“住所”高度不同而已,这就好比是一幢楼房,光斑住在楼下,谱斑住在楼上.