太陽活動
太陽活動太陽是一顆基本穩定的恆星。它的輻射總量（其中大部分是可見光）變化很小。然而，它的外層大氣由於受到太陽磁場的支配，處於局部的激烈運動中。太陽活動是太陽大氣中局部區域各種不同活動現象的總稱。從某種意義上說，太陽活動可以通俗地比喻為太陽的「天氣變化」，它使得太陽輻射在紫外線和X射線波段，有大幅度的起落。太陽黑子是太陽活動的基本標誌。摺疊編輯本段類型摺疊太陽黑子
黑子在各種太陽活動現象中，最為醒目也最容易觀測到的現象就是太陽黑子。黑子是出現在太陽明亮光碟上的暗色斑點。中國是世界上首先發現太陽黑子的國家。在《漢書五行志》中記載：「日出黃，有黑氣。大如錢，居日中。」記載的是公元前28年5月10日的黑子活動。主要性質： （1）中心溫度比周圍太陽表面低。黑子其實不黑，只是中心溫度較低（約為4500度），在明亮的光球反襯下才呈現黑色。黑子的大小不一，最大者可達地球直徑的兩倍。（2）黑子常成群出現。多數太陽黑子成群結隊隨太陽自轉移過日面，每群黑子中通常有前導和後隨黑子之分。早在伽利略時代就己發現觀測黑子在日面的的運動，可以找出太陽的自轉周期。黑子持續時間從幾小時到數月不等。前導黑子和後隨黑子的磁極性相反，南、北日球黑子群的極性也恰好相反。（3）黑子是太陽表面的強磁場區域。美國天文學家Hale在1908年，利用Zeemann效應來測量太陽表明的磁場，發現太陽黑子處的磁場約為太陽表面平均磁場的數百倍，所以黑子是太陽的強磁場區域。磁周期約為22年。（4）太陽黑子周期約為11年。如取過去世界各地所觀測黑子的平均數目，對年份作圖，即可看出太陽黑子的周期性變化。每一黑子周期長者可達13.3年，短的只有7.3年，而平均值是10.8年，所以現在最常被引用的黑子周期為11年。
Maunder蝴蝶圖（5）太陽黑子的分布–Maunder蝴蝶圖（Maunderbutterflydiagram）研究發現，在每個太陽活動周開始時，黑子主要出現在南、北緯度約35°處，而在每個太陽活動周結束時，黑子通常出現在南、北緯度5°處。以年份為橫軸，而以黑子出現的緯度為縱軸來畫太陽黑子分布圖，在同一活動周中黑子的分布形狀象一隻蝴蝶，稱為Maunder蝴蝶圖。摺疊光斑用白光觀測太陽光球時，一旦出現小黑子，就能在其周圍看到一些比寧靜光球明亮的小片區，稱為光斑。光斑是光球上明亮的斑點，常出現在日輪的邊緣，說明它存在於光球的上層，可能是光球上更熾熱的氣團。光斑一般環繞著黑子，與黑子有密切的關係。摺疊譜斑譜斑是在色球層中可以經常觀察到的比周圍明亮的大片明亮區域，處在光斑面上方。溫度比周圍高，常出現在黑子群和大黑子附近。其面積大小是太陽活動強強的一個標誌。摺疊日珥在日全食時，太陽的周圍鑲著一個紅色的環圈，上面跳動著鮮紅的火舌，這種火舌狀物體就叫做日珥，它像是太陽面的「耳環」一樣。按運動情況來看，日珥可分為爆髮型、寧靜型和活動型這樣三大類。寧靜日珥，在觀測時間內似乎是不動的，而活動日珥，則老在不停地變化著。它們從太陽表面噴出來，沿著弧形路線，又慢慢地落回到太陽表面上。但有的日珥噴得很快、很高，它的物質沒有落回日面，而是拋射入宇宙空間了，爆發日珥的高度可以達到幾十萬千米。1938年爆發的一個最大日珥，頃刻間上升到157萬千米的高空。地球的直徑不過1.3萬千米。日餌是巨大的扭曲磁場拖曳著遊離的氣體所造成的變化情形可持續數小時到幾周或幾個月。摺疊耀斑
耀斑太陽耀斑是一種最劇烈的太陽活動。一般認為發生在色球層中，所以也叫「色球爆發」。其主要觀測特徵是，日面上（常在黑子群上空）突然出現迅速發展的亮斑閃耀，其壽命僅在幾分鐘到幾十分鐘之間，亮度上升迅速，下降較慢。雖然它只是一個亮點，但一旦出現，簡直就是一次驚天動地的大爆發。這一增亮釋放的能量相當於相當於上百億枚百噸級氫彈的爆炸；而一次較大的耀斑爆發，在一二十分鐘內可釋放1025焦耳的巨大能量。除了日面局部突然增亮的現象外，耀斑更主要表現在從射電波段直到Ｘ射線的輻射通量的突然增強；耀斑所發射的輻射種類繁多，除可見光外，有紫外線、X射線和伽瑪射線，有紅外線和射電輻射，還有衝擊波和高能粒子流，甚至有能量特高的宇宙射線。耀斑對地球空間環境造成很大影響。太陽色球層中一聲爆炸，地球大氣層即刻出現繚繞餘音。耀斑爆發時，發出大量的高能粒子到達地球軌道附近時，將會嚴重危及宇宙飛行器內的宇航員和儀器的安全。當耀斑輻射來到地球附近時，與大氣分子發生劇烈碰撞，破壞電離層，使它失去反射無線電電波的功能。無線電通信尤其是短波通信，以及電視台、電台廣播，會受到干擾甚至中斷。耀斑發射的高能帶電粒子流與地球高層大氣作用，產生極光，並干擾地球磁場而引起磁暴。摺疊太陽風太陽風形成的帶電粒子流造成了地球上的極光。摺疊編輯本段研究歷史
太陽活動研究太陽活動變化的最長久紀錄是太陽黑子的變化。太陽黑子的第一次紀錄大約是在西元前800年前的中國，最老的描繪紀錄約在西元1128年。在1610年，天文學家開始用望遠鏡紀錄黑子和它們的運動，最初的研究聚焦於本質和行為。然而，黑子的物理性質直到20世紀能位被辨認，所以觀測還在持續中。在17世紀和18世紀，由於黑子的數目偏低，使得研究受到了阻礙，而現在認為是太陽活動低潮被延長的一段期間，如同所知的蒙德極小期。在19世紀之前，已經有足夠長的數值紀錄可以推斷黑子活動的周期性。在1845年，普林斯頓大學的教授約瑟夫·亨利和史蒂芬·亞歷山大使用熱電堆觀測太陽，並且確認黑子的輻射比周圍地區的太陽表面為低；稍後又觀測到太陽的光斑發射出的輻射高於平均數值。大約在1900年，研究人員開始探索太陽活動和地球上天氣間的關聯性，特別值得注意的是查爾斯·格里利·阿布特的工作，因為他在史密松寧天文物理觀測所（SAO）領導觀察太陽輻射的變化。它的團隊必須從發明測量太陽輻射的儀器開始，之後，當他成為SAO的領導人時，他在智利的卡拉瑪建立太陽觀測站，以補威爾遜山天文台在數據資料上的不足。他在273個月的海耳周期中找出了27個諧波的周期，包括7、13、和39個月的模式。他通過城市各個月的天氣紀錄，像是溫度變化與降雨量與太陽活動匹配或反對太陽活動的趨勢，尋找天氣間的關聯性。 隨著樹齡學的發展，像是沃爾多·S.·葛洛克等科學家注意到樹木的生長和現存紀錄上太陽活動周期之間的關聯性，並且以長達世紀的太陽常數變化，推論千年尺度的年代學也有相似的變化。統計學上的研究顯示天氣和氣候與太陽活動的關聯是世紀性的，數據回推至1801年，當威廉·赫歇爾注意到麥子的價格和黑子紀錄之間有明顯的關聯性。他們現在以來自表面的網路收集和氣象衛星觀察的數據作全球性高度密集的比對，以綜合或觀察研究太陽變異的作用如何通過地球氣候系統散布的詳細過程，並且/或強迫建立氣候模型。摺疊編輯本段影響摺疊極光現象
太陽風和地球磁場結構在靠近地球的極區，晚上常常可以看見天空中閃耀著絢麗多彩、變化多端的光帶，這就是極光。極光就是太陽發射出的高速帶電粒子流到達地球後，在磁場的作用下，與地球兩極地區高空大氣分子相互作用產生的高能物理現象。觀測表明，極光出現的強度和頻繁程度與太陽活動的強弱有密切的關係。摺疊地球磁暴太陽上存在的11年周期或更長周期活動現象。每當太陽活動峰年太陽黑子相對數增加，耀斑爆發、日冕物資拋射等現象頻繁出現，並且發射出大量高能帶電粒子到達地球時，就會擾亂地球原有的磁場，引起地球磁暴。摺疊對無線電通訊和電力的影響當太陽發射出大量高能帶電粒子運動到近地空間時，會干擾無線電通訊和地面電力傳輸，太陽發生大規模的爆發性活動事件時，有關部門需要準備好應對措施。摺疊對宇航的影響高能帶電粒子流也會干擾和破壞空間探測器的設備和運行，甚至威脅到宇航員的生命安全，因此宇航探測設備必需充分考慮到這個因素，要對地球附近以及航線區域的磁場狀況、太陽風狀況有詳細的了解，並考慮好預防措施。摺疊對地球災害的影響太陽活動對地球上一些災害性事件的影響，是許多科學家長期以來所關心的研究課題。資料顯示，太陽活動周期與地球上水旱災害和寒暖變化，地震有一定的關係。例如，研究表明水旱寒暖的年份和地震發生的次數都和太陽活動的11年和22年的周期相關。摺疊對人體的影響天文因素與人類健康和行為的統計研究發現，在太陽活動引起地球磁暴期間，人的神經系統對太陽活動變化非常敏感，某些疾病、血液系統、神經系統的變化和太陽黑子活動呈現出明顯的相關性。這類課題還處於研究階段。摺疊編輯本段預報太陽活動會影響日地空間環境，活動劇烈時，地球的大氣和磁環境也會發生改變，從而影響人類的通訊系統、電力系統等，甚至會激發自然災害。因此，太陽活動對地球的影響已引起人類的廣泛關注，準確預報太陽活動已成為當今社會的需要。科學家現在已經掌握了太陽活動的基本規律，有能力對太陽活動做出各種時間尺度的預報，例如：長期預報可預報太陽活動周的黑子數；中期預報可提前幾個月或者幾天預報太陽黑子、太陽爆發等的變化趨勢；短期預報則可預報1—3天的太陽耀斑爆發事件。國際上已成立了太陽活動預報中心，中國在二十世紀60年代也已形成了太陽活動觀測網與預報網。全球聯網資源共享、聯合監測，將進一步提高預報太陽活動的準確率。摺疊編輯本段最新動態摺疊2012年並非太陽活動高峰年2011年12月6日，中國科學院國家天文台天文學家在京表示，即將到來的2012年並非太陽活動的高峰，2012年對於太陽活動來說僅僅是一個普通年，無需因某些影視作品而對2012年產生恐慌心理。科學界對太陽活動周的編號大概是從18世紀開始的，已經進入第24周。根據國際太陽物理界普遍接受的預報結果，這個太陽活動周的高峰大概將在2013至2014年之間出現。雖然太陽活動正處於逐步增強的階段，但總體強度與過去的周期相比是有所減弱的。摺疊日美稱太陽活動20年來在減弱2012年6月初，日本和美國科學家宣布，他們經長期觀測發現太陽活動近20年來正在逐漸減弱，如果這種情況繼續，地球也許會進入一個變冷周期。太陽活動約11年為一個周期，其活動的強弱程度不斷重複。而來自日本國立天文台和美國航天局的研究人員發現，反映太陽活躍程度的電磁波強度有不斷降低的趨勢。
推薦閱讀：