地球大小黑子正在太陽表面形成,提前看看對我們會有什麼影響

2020-11-24 騰訊網

關於太陽的體積

太陽體積有多大？這個問題似乎並不太好直觀的作答。但是可以通過對比的方式來體現。

上面這張太陽光球層照片是今年8月初由業餘天文學家馬汀·懷斯（Martin Wise）在美國佛羅裡達州用他的8英寸口徑的天文望遠鏡拍攝的，在照片的左上角有個黑點，這個黑點是一個朝向地球的太陽黑子，而這個編號為AR2770的太陽黑子體積差不多和地球一樣大！

太陽黑子與地球

根據太陽的周期性電磁活動規律，平均11年會有一個強弱變化，而這是最新11年電磁活動周期中新產生的一個黑子，全球的太陽研究專家都在密切的關注這個黑子的變化，雖然AR2770區域暫時還沒有出現「殺手級」的太陽耀斑爆發，但是對於可能影響地球電力系統運行的耀斑爆發還是需要做好準備工作。

什麼是太陽黑子？

太陽黑子（也稱日斑）是太陽光球層上的一種短期現象，是在可見光下呈現比周圍區域黑暗的斑點。黑子區域的溫度大約3000-4500度，由於其周圍區域物質溫度為5,780度左右，所以看上去顯得比較暗，黑子在太陽光球層上會發生橫越移動，並且體積會膨脹和收縮，直徑可以達到80,000公裡，因此有些時候在地球上不用望遠鏡也可以直接通過肉眼觀察到。

日落十分比較容易通過肉眼看到太陽的超大黑子

黑子現象是如何產生的？

在太陽的輻射區以上，光球層以下有一個區域是對流區域，日核熱核聚變的能量通過這個區域傳導到太陽表面，過程有點類似煮開水時熱水上升到表面冷卻後由降下水壺底。而我們仔細觀察黑子結構可以發現，一個發展成熟的黑子是由中心顏色暗黑的部分和其周圍暗黑的部分組成。前者是黑子的本影，後者為黑子的半影。導致黑子溫度低的直接原因是因為這裡的磁場強度比其他地方更強，有多強呢？強度約在1000高斯~4000高斯之間，而地磁場強度一般在0.5-0.6高斯左右。超強磁場能夠抑制太陽內部能量通過對流的方式向外傳遞。所以，當強磁場浮現到太陽表面時，該區域的背景溫度緩慢地從5700℃降到4000℃左右，便產生了黑子現象。

黑子的結構

黑子與太陽耀斑

單個黑子，哪怕體積很大，其實對於地球都沒有什麼影響。但是一旦出現多個成群的黑子，就會對地球造成潛在的威脅。這裡不得不提到另外一個現象太陽耀斑。

太陽耀斑是發生在太陽大氣局部區域的一種最劇烈的爆發現象，在短時間內釋放大量能量，引起局部區域瞬時加熱，向外發射各種電磁輻射，並伴隨粒子輻射突然增強。1859年9月1日的上午，英國天文愛好者卡林頓照例在自己的天文觀測室裡對太陽黑子進行常規的觀測。令他不可思議的事情發生了，日面北側一個大的複雜黑子群附近突然出現了兩道極其明亮的白光，其亮度迅速增加，遠遠超過光球背景，明亮的白光僅維持了幾分鐘就很快消失了。同在這一天，英國天文學家霍奇森也看到了這次太陽上的突發現象。這是耀斑的第一次記錄，同時也是白光耀斑的第一次記錄。

超級能量釋放

耀斑的持續時間在幾分鐘到幾十分鐘內，在這短暫的時間裡卻能釋放出巨大能量，相當於上百億顆巨型氫彈同時爆炸釋放的能量，或者相當於十萬至百萬次強大火山爆發釋放的能量總和，可見其威力之大。不過相對於太陽這個巨大的能量源來講，它也不過只佔太陽輻射總能量的萬分之一左右。

對地球的影響

就在卡林頓第一次觀測到太陽耀斑爆發後的幾個小時內，英國格林尼治天文臺和基烏天文臺都測量到了地磁場強度的劇烈變動。甚至在17個小時後，地磁儀的指針因超強的地磁強度擾動而跳出了刻度範圍。差不多同時，全球多地電報局電報機的操作員報告說他們的機器在閃火花，甚至有的電線也被熔化了。而且，在這天夜裡，天空中五顏六色的北極光甚至一直向南瀰漫到了古巴和夏威夷。這次爆發使得住在低緯度的人們在夜間觀測到了北極光，在離地磁赤道23度處都能看到紅色的輝光。而且，這個記錄一直保持到現在。後來美國噴氣推進實驗室的科學家搞了個理論計算模型，計算出1859年那次太陽耀斑不僅僅是有歷史記錄以來最強的磁暴，而且達到了1989年3月的那次事件中磁暴強度的3倍。（好在當時地球上電氣設備使用還不廣泛）

1989年3月太陽爆發了一個X4.5級的太陽耀斑，隨後引發了地磁指數Dst極小值為-598nT的超級磁暴，3月13日凌晨2時44分，在蒙特婁魁北克電力公司控制室裡圖板上的一個指示燈開始閃爍，指示電網北端發生了故障。面對突發事故，監控人員還沒搞清是什麼狀況。緊接著，全省斷電事故連連發生，不到90秒鐘，整個600萬居民供電的電網完全崩潰。整個魁北克省則漆黑一片。與此同時，美國新澤西州德拉威爾河上的一座核發電站的巨型變壓器也被燒毀，北美其它電力系統也受到影響，瑞典南部和中部5條130kV輸電線路跳閘，東京電力公司變壓器被毀。一些居民在半個月後電力都沒有得到恢復。

事件中被燒毀的變壓器

與此同時，磁暴期間產生的感生電流使得澳大利亞的輸油管道受損，大西洋和太平洋海底電纜出現高壓脈衝。此外，這次磁暴還致使美國GOES-7衛星的太陽能電池帆板損壞了一半，衛星只有一半的設備可以正常工作；日本通訊衛星CS-3B直接報廢失聯；NASA衛星SMM在整個磁擾期間高度下降了3千米，從而縮短了壽命，最終於1989 年12月2日提前墜落於地球大氣中焚毀。

說了這麼多，黑子與太陽耀斑到底有什麼關係？

從下面這張圖就能看懂。

由於黑子的強磁作用，會在太陽表面形成一個磁極，而如果形成了多個黑子，那麼就會在黑子與黑子直接形成磁力線感應。這些強磁區域會把太陽的物質向外拋拉，一旦這些磁力線斷裂，被束縛的物質就會高速飛向宇宙空間。形成耀斑現象。

被兩個黑子束縛著的高溫電離物質。

磁力線斷裂導致的耀斑拋射。

而假如拋射路徑正好對著地球方向，那麼大概10分鐘後，一陣電磁風暴就會橫掃地球。這時你可能會遇到以下情況「GPS信號弱、手機雜音，突然斷網或者停電。廣播中斷、天線燒毀。」

梵觀點：一對黑子就像在玩弄彈簧的手指，你不知道什麼時候彈簧會往哪個方向飛出。

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    目前，研究人員觀測到太陽存在一個巨大黑子正在朝向地球，預計未來幾天黑子體積將逐漸增大。　　該區域被稱為AR2770，是一處與火星直徑相當的「主暗核」區域，其表面散布著許多隕坑大小的「斑點」。當前太陽黑子正處於25太陽周期，這是最新11年電磁活動周期中的黑子，並觀測到存在輕微耀斑裂紋。雖然AR2770區域還沒有出現「殺手級」太陽耀斑，但專家們正在密切關注，為可能影響地球電力系統運行的耀斑做好準備工作。
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