太陽(yáng)黑子
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太陽(yáng)黑子（sunspot）是在太陽(yáng)的光球?qū)由习l(fā)生的一種太陽(yáng)活動(dòng)，是太陽(yáng)活動(dòng)中最基本、最明顯的。一般認(rèn)為，太陽(yáng)黑子實(shí)際上是太陽(yáng)表面一種熾熱氣體的巨大漩渦，溫度大約為4500攝氏度。因?yàn)楸忍?yáng)的光球?qū)颖砻鏈囟纫?000到2000攝氏度，所以看上去像一些深暗色的斑點(diǎn)。太陽(yáng)黑子很少單獨(dú)活動(dòng)，常是成群出現(xiàn)。黑子的活動(dòng)周期為11.2年，活躍時(shí)會(huì)對(duì)地球的磁場(chǎng)產(chǎn)生影響，主要是使地球南北極和赤道的大氣環(huán)流作經(jīng)向流動(dòng)，從而造成惡劣天氣，使氣候轉(zhuǎn)冷。嚴(yán)重時(shí)會(huì)對(duì)各類(lèi)電子產(chǎn)品和電器造成損害。
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太陽(yáng)黑子概述
在太陽(yáng)的光球?qū)由希幸恍┬郎u狀的氣流，像是一個(gè)淺盤(pán)，中間下凹，看起來(lái)是黑色的，這些旋渦狀氣流就是太陽(yáng)黑子。黑子本身并不黑，之所以看得黑是因?yàn)楸绕鸸馇騺?lái)，它的溫度要低一、二千度，在更加明亮的光球襯托下，它就成為看起來(lái)像是沒(méi)有什么亮光的、暗黑的黑子了。
太陽(yáng)黑子是在太陽(yáng)的光球?qū)由习l(fā)生的一種太陽(yáng)活動(dòng)，是太陽(yáng)活動(dòng)中最基本，最明顯的活動(dòng)現(xiàn)象。一般認(rèn)為，太陽(yáng)黑子實(shí)際上是太陽(yáng)表面一種熾熱氣體的巨大漩渦，溫度大約為4500K（熱力學(xué)溫標(biāo)單位，就溫差而言，1K等于1℃）。因?yàn)楸忍?yáng)的光球?qū)颖砻鏈囟纫停钥瓷先ハ褚恍┥畎瞪陌唿c(diǎn)。太陽(yáng)黑子很少單獨(dú)活動(dòng)。常常成群出現(xiàn)。
黑子
黑子是由本影和半影構(gòu)成的，本影就是特別黑的部分，半影不太黑，是由許多纖維狀紋理組成的，具有旋渦狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)大黑子群具有旋渦結(jié)構(gòu)時(shí)，就預(yù)示著太陽(yáng)上將有劇烈的變化。人類(lèi)發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)黑子活動(dòng)已經(jīng)有幾千年了。黑子的活動(dòng)周期為11.2年。屆時(shí)會(huì)對(duì)地球的磁場(chǎng)和各類(lèi)電子產(chǎn)品和電器產(chǎn)生損害。在開(kāi)始的4年左右時(shí)間里，黑子不斷產(chǎn)生，越來(lái)越多，活動(dòng)加劇，在黑子數(shù)達(dá)到極大的那一年，稱(chēng)為太陽(yáng)活動(dòng)峰年。在隨后的7年左右時(shí)間里，黑子活動(dòng)逐漸減弱，黑子也越來(lái)越少，黑子數(shù)極小的那一年，稱(chēng)為太陽(yáng)活動(dòng)谷年。國(guó)際上規(guī)定，從1755年起算的黑子周期為第一周，然后順序排列。1999年開(kāi)始為第23周?！ ?/p>
太陽(yáng)耀斑
1859年9月1日，兩位英國(guó)的天文學(xué)家分別用高倍望遠(yuǎn)鏡觀察太陽(yáng)。他們同時(shí)在一大群形態(tài)復(fù)雜的黑子群附近，看到了一大片明亮的閃光發(fā)射出耀眼的光芒。這片光掠過(guò)黑子群，亮度緩慢減弱，直至消失。這就是太陽(yáng)上最為強(qiáng)烈的活動(dòng)現(xiàn)象——耀斑。由于這次耀斑特別強(qiáng)大，在白光中也可以見(jiàn)到，所以又叫“白光耀斑”。白光耀斑是極罕見(jiàn)的，它僅僅在太陽(yáng)活動(dòng)高峰時(shí)才有可能出現(xiàn)。耀斑一般只存在幾分鐘，個(gè)別耀斑能長(zhǎng)達(dá)幾小時(shí)。在耀斑出現(xiàn)時(shí)要釋放大量的能量。一個(gè)特大的耀斑釋放的總能量高達(dá)10^26焦耳，相當(dāng)于100億顆百萬(wàn)噸級(jí)氫彈爆炸的總能量。耀斑是先在日冕低層開(kāi)始爆發(fā)的，后來(lái)下降傳到色球。用色球望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到的是后來(lái)的耀斑，或稱(chēng)為次級(jí)耀斑。
耀斑按面積分為4級(jí)，由1級(jí)至4級(jí)逐漸增強(qiáng)，小于1級(jí)的稱(chēng)亞耀斑。耀斑的顯著特征是輻射的品種繁多，不僅有可見(jiàn)光，還有射電波、紫外線、紅外線、x射線和伽瑪射線。耀斑向外輻射出的大量紫外線、x射線等，到達(dá)地球之后，就會(huì)嚴(yán)重干擾電離層對(duì)電波的吸收和反射作用，使得部分或全部短波無(wú)線電波被吸收掉，短波衰弱甚至完全中斷?！ ?/p>
太陽(yáng)黑子特性
太陽(yáng)黑子產(chǎn)生的帶電離子，可以破壞地球高空的電離層，使大氣發(fā)生異常，還會(huì)干擾地球磁場(chǎng)，從而使電訊中斷。一個(gè)發(fā)展完全的黑子由較暗的核和周?chē)^亮的部分構(gòu)成，中間凹陷大約500千米。黑子經(jīng)常成對(duì)或成群出現(xiàn)，其中由兩個(gè)主要的黑子組成的居多。位于西面的叫做“前導(dǎo)黑子”，位于東面的叫做“后隨黑子”。一個(gè)小黑子大約有1000千米，而一個(gè)大黑子則可達(dá)20萬(wàn)千米。
太陽(yáng)黑子的形成與太陽(yáng)磁場(chǎng)有密切的關(guān)系。但是他到底是如何形成的，天文學(xué)家對(duì)這個(gè)問(wèn)題還沒(méi)有找到確切的答案。不過(guò)科學(xué)家推測(cè)，極有可能是強(qiáng)烈的磁場(chǎng)改變了某片區(qū)域的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而使太陽(yáng)內(nèi)部的光和熱不能有效地到達(dá)表面，形成了這樣的“低溫區(qū)”。黑子越多可能說(shuō)明太陽(yáng)越老（近年發(fā)現(xiàn)紅矮星上黑子占據(jù)表面的一半，詳見(jiàn)中國(guó)＜天文愛(ài)好者＞2005年第三期），可能也是所有恒星壽命的一般特征，黑子附近的周邊應(yīng)該比太陽(yáng)正常的地方溫度高一些（此消彼長(zhǎng)的原因），黑子向低緯度運(yùn)動(dòng)是因?yàn)樘?yáng)密度小和自轉(zhuǎn)的原因，就像地球上的大陸版塊向低緯度運(yùn)動(dòng)一樣，有黑子的地方存在凹陷500千米可能是溫度低而不再膨脹的原因?！ ?/p>
太陽(yáng)黑子的成因
關(guān)于這個(gè)問(wèn)題天文學(xué)界一直眾說(shuō)紛紜。一種說(shuō)法是黑子可能是太陽(yáng)的核廢料（如人類(lèi)核反應(yīng)堆的核廢料），約11年出現(xiàn)一次可能是黑子在太陽(yáng)里面和表面的上下翻動(dòng)一次造成的（如元宵在鍋里被煮得上下翻動(dòng)），黑子溫度較低應(yīng)該也是廢料的一個(gè)證明（如煤爐中的炭灰在一般情況下不能再產(chǎn)生高溫）。
另一種說(shuō)法是：由于太陽(yáng)的聚變作用，熱核反應(yīng)區(qū)周邊的物質(zhì)向內(nèi)補(bǔ)充，在半徑為0.75R處物質(zhì)補(bǔ)充速度較其周?chē)?，由于角?dòng)量守恒，此處運(yùn)動(dòng)速度比周?chē)?，產(chǎn)生摩擦。由于質(zhì)子與電子所受摩擦不同，所以運(yùn)動(dòng)的相對(duì)速度不同，產(chǎn)生電流，進(jìn)而產(chǎn)生管狀磁場(chǎng)，管內(nèi)氣壓＋磁壓=管外壓強(qiáng)，所以管內(nèi)氣壓<管外壓強(qiáng)。根據(jù)克拉伯龍方程（pV=nRT）管內(nèi)溫度<管外溫度。因?yàn)榇私Y(jié)構(gòu)密度小于周?chē)镔|(zhì)，所以漂浮到對(duì)流層表面，形成黑子。
太陽(yáng)黑子的觀測(cè)歷史
世界上最早的太陽(yáng)黑子的記錄是中國(guó)公元前140年前后成書(shū)的《淮南子》中記載的?！稘h書(shū).五行志》中對(duì)前28年出現(xiàn)的黑子記載則更為詳盡。
1840年代德國(guó)的一位業(yè)余天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)黑子10-11年的周期變化規(guī)律。通過(guò)長(zhǎng)期的觀測(cè)，人們還發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)黑子在日面上的活動(dòng)隨時(shí)間變化的緯度分布也有規(guī)律性。一開(kāi)始，幾乎所有的黑子都分布在±30°的緯度內(nèi)，太陽(yáng)活動(dòng)劇烈時(shí)，它往往出現(xiàn)在±15處 ，并逐步向低緯度區(qū)移動(dòng) ，在±8°處消失。在上一個(gè)周期的黑子還沒(méi)有完全消失時(shí)，下一個(gè)周期的黑子又出現(xiàn)在±30°緯度附近。如果以黑子的緯度為縱坐標(biāo)，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，繪出的黑子分布圖很像蝴蝶，因而稱(chēng)作蝴蝶圖?！ ?/p>
太陽(yáng)黑子的周期性
天文學(xué)家對(duì)黑子的活動(dòng)從1755年開(kāi)始標(biāo)號(hào)統(tǒng)計(jì)，規(guī)定太陽(yáng)黑子的平均活動(dòng)周期為11.2年。黑子最少的年份為一個(gè)周期的開(kāi)始年，稱(chēng)作“太陽(yáng)活動(dòng)寧?kù)o年”，黑子最多的年份則稱(chēng)做“活動(dòng)峰年”?！ ?/p>
太陽(yáng)黑子對(duì)地球的影響
太陽(yáng)是地球上光和熱的源泉，它的一舉一動(dòng)，都會(huì)對(duì)地球產(chǎn)生各種各樣的影響。黑子既然是太陽(yáng)上物質(zhì)的一種激烈的活動(dòng)現(xiàn)象，所以對(duì)地球的影響很明顯。
當(dāng)太陽(yáng)上有大群黑子出現(xiàn)的時(shí)候，地球上的指南針會(huì)亂抖動(dòng)，不能正確地指示方向；平時(shí)很善于識(shí)別方向的信鴿會(huì)迷路；無(wú)線電通訊也會(huì)受到嚴(yán)重阻礙，甚至?xí)蝗恢袛嘁欢螘r(shí)間，這些反?，F(xiàn)象將會(huì)對(duì)飛機(jī)、輪船和人造衛(wèi)星的安全航行、還有電視傳真等等方面造成很大的威脅。
黑子還會(huì)引起地球上氣候的變化。 100多年以前，一位瑞士的天文學(xué)家就發(fā)現(xiàn)，黑子多的時(shí)候地球上氣候干燥，農(nóng)業(yè)豐收；黑子少的時(shí)候氣候潮濕，暴雨成災(zāi)。我國(guó)的著名科學(xué)家竺可楨也研究出來(lái)，凡是中國(guó)古代書(shū)上對(duì)黑子記載得多的世紀(jì)，也是中國(guó)范圍內(nèi)特別寒冷的冬天出現(xiàn)得多的世紀(jì)。還有人統(tǒng)計(jì)了一些地區(qū)降雨量的變化情況，發(fā)現(xiàn)這種變化也是每過(guò)11年重復(fù)一遍，很可能也跟黑子數(shù)目的增減有關(guān)系。
研究地震的科學(xué)工作者發(fā)現(xiàn)，太陽(yáng)黑子數(shù)目增多的時(shí)候，地球上的地震也多。地震次數(shù)的多少，也有大約11年左右的周期性。
植物學(xué)家也發(fā)現(xiàn)，樹(shù)木的生長(zhǎng)情況也隨太陽(yáng)活動(dòng)的11年周期而變化。黑子多的年份樹(shù)木生長(zhǎng)得快；黑子少的年份就生長(zhǎng)得慢。
更有趣的是，黑子數(shù)目的變化甚至還會(huì)影響到我們的身體，人體血液中白血球數(shù)目的變化也有11年的周期性。
關(guān)于太陽(yáng)黑子，中國(guó)有世界上最早的觀測(cè)記錄。大約在公元前140年前的《淮南子》一書(shū)中就有“日中有踆烏”的記述。現(xiàn)今世界公認(rèn)的最早的太陽(yáng)黑子記事，是載于《漢書(shū).五行志》中的河平元年（公元前28年）三月出現(xiàn)的太陽(yáng)黑子：“河平元年……三月己未，日出黃，有黑氣大如錢(qián)，居日中央?！边@一記錄將黑子出現(xiàn)的時(shí)間與位置都敘述得詳細(xì)清楚。歐洲關(guān)于太陽(yáng)黑子紀(jì)事的最早時(shí)間是公元807年8月，當(dāng)時(shí)還被誤認(rèn)為是水星凌日的現(xiàn)象，直到意大利天文學(xué)家伽利略1660年發(fā)明天文望遠(yuǎn)鏡后，才確認(rèn)黑子是確實(shí)存在的。而在此之前，我國(guó)歷史上已有關(guān)于黑子的101次記錄，這些記錄不但有時(shí)間，還有形狀、大小、位置以及變化情況等等。難怪美國(guó)天文學(xué)家海爾會(huì)贊嘆道：“中國(guó)古代觀測(cè)天象，如此精勤，實(shí)屬驚人。他們觀測(cè)日斑，比西方早約2000年，歷史上記載不絕，并且都很正確可信?！薄 ?/p>
人在太陽(yáng)黑子活動(dòng)高峰期為什么容易患病
我們知道，太陽(yáng)表面溫度是不一樣的，有的地方溫度高，有的地方溫度低。當(dāng)太陽(yáng)中心區(qū)域的溫度比周?chē)鷧^(qū)域低1500°左右時(shí)，這個(gè)區(qū)域看上去就比周?chē)鷧^(qū)域暗，如同一個(gè)光亮的圓面上出現(xiàn)斑斑點(diǎn)點(diǎn)的黑色斑點(diǎn)，人們就稱(chēng)它為“太陽(yáng)黑子”
太陽(yáng)黑子的數(shù)量有時(shí)多，有時(shí)少，其變化是很有規(guī)律的，一般每11年為一個(gè)周期。據(jù)記載，在1173~1976年的803年間，流行行大感冒發(fā)生過(guò)56次，且都出現(xiàn)在太陽(yáng)黑子活動(dòng)極大的年份。太陽(yáng)黑子活動(dòng)高峰時(shí)，心肌梗死的病人數(shù)量也激劇增加。
為什么太陽(yáng)黑子活動(dòng)高峰時(shí)，患病人數(shù)會(huì)增加呢？原來(lái)黑子活動(dòng)高峰時(shí)，太陽(yáng)會(huì)發(fā)射出大量的高能粒子流與X射線，并引起地球磁暴現(xiàn)象。它們破壞地球上空的大氣層，使氣候出現(xiàn)異常，致使地球上的微生物大量繁殖，為疾病流行創(chuàng)造了條件。另一個(gè)方面，太陽(yáng)黑子頻繁活動(dòng)會(huì)引起生物體內(nèi)物質(zhì)發(fā)生強(qiáng)烈電離。例如紫外線劇增，會(huì)引起感冒病毒細(xì)胞中遺傳因子變異，并發(fā)生突變性的遺傳，產(chǎn)生一種感染力很強(qiáng)而人體對(duì)它卻有免疫力的亞型流感病毒。這種病毒一但通過(guò)空氣或水等媒介傳播開(kāi)去，就會(huì)釀成來(lái)勢(shì)兇猛的流行性感冒。
科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)，在太陽(yáng)黑子活動(dòng)極大的年份里，致病細(xì)菌的毒性會(huì)加劇，它們進(jìn)入了體后能直接影響人體的生理、生化過(guò)程，也影響病程。所以，當(dāng)黑子數(shù)量達(dá)高峰期時(shí)，要及早預(yù)防疾病的大流行。
統(tǒng)計(jì)研究表明，流感世界大流行不僅發(fā)生在太陽(yáng)活動(dòng)最強(qiáng)時(shí)期，也發(fā)生在太陽(yáng)活動(dòng)最弱時(shí)期。1889-1890年流行性感冒第一次全世界大流行是在太陽(yáng)黑子活動(dòng)低值期（1889年為6.3；1890 年為7.1），1900年流感流行也是發(fā)生在太陽(yáng)黑子活動(dòng)低值期（1900年為9.5，1901年為2.7），1918-1919年“西班牙流感”即流行性感冒第二次全世界大流行為太陽(yáng)黑子活動(dòng)次高值期（1917年為103.9；1918年為80.6；1919年為63.6），1957-1958年“亞洲流感”為太陽(yáng)黑子活動(dòng)最高值期（1957年為190.2；1958年為184.8），1968-1969年“香港流感”為太陽(yáng)黑子活動(dòng)最高值期（1968年為105.9；1969年為105.5），1977年“俄羅斯流感”為太陽(yáng)黑子活動(dòng)次低值期（1976年為12.6；1977年為27.5）。太陽(yáng)活動(dòng)高值可促發(fā)病毒突變，低值有利于病毒大量繁殖?！ ?/p>
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