如何解讀太陽黑子與太陽磁場的密切關係?

2021-01-17 天文在線

我們知道,太陽黑子是一種我們可以直接觀測到的磁場效應,即可以通過光譜的塞曼效應觀測到。

讓我們慢慢回顧,然後一步一步地介紹。第一,這些分立的能級代表太陽的不同元素髮射或者吸收的不同的能量。(通過光譜我們可以得知太陽中不同元素髮射和吸收的一系列離散能量。)

太陽的有效溫度或黑體溫度(5777K)是一個相同大小的黑體,在產生完全輻射的功率時所對應的溫度。

當你看發射的不同波長的光的強度(我們稱為頻譜),可得到的結果如圖1所示。

在上面的這張圖中,短劃線代表的是天文學家所稱的太陽的黑體譜,也就是太陽表面溫度輻射能量的理想分布。

而實線就是實際觀測到的光譜;這兩者之間的不同是由特定波長的譜線強度急劇下降或者上升造成的:本應平滑的光譜被太陽表面分散過渡的原子和分子所「侵蝕」。

下一張圖片更好的展示了太陽光譜(這裡已經除去了黑體譜):水平方向代表波長,你看見的深黑垂直的帶是吸收線,或者說是特殊的原子在特定的波長的吸收作用。

現在,有許多因素使得譜線特徵非常顯著。

第一,每種元素都有它自己的譜線「指紋」特徵:換句話說,我們可以通過尋找這些譜線的特殊結合來確定這些元素的種類。

然後,固定波長的譜線強度下降取決於太陽表面大氣沿著我們視線方向的運動速度:也就是說我們可以通過譜線的移動來追蹤太陽大氣的運動。

最後,我們看到的一些譜線實際上是這些元素處於磁場中分裂為兩條甚至多條的線,這種效應叫做「塞曼分裂效應」

因此測量分裂的寬度可以告訴我們磁場的信息。

最後,回答你的問題:天文學家得知太陽黑子與太陽的磁場有關是因為他們觀察了這些來自太陽黑子的譜線並且測量了譜線分裂的程度。

利用我們知道的磁場如何影響譜線,他們可以計算他們看見的導致譜線分裂產生的磁場強度。

計算結果表明在太陽黑子區域的磁場比太陽表面的其它區域的磁場更強,因此,在一定程度上,太陽黑子與太陽磁場相關。

相關知識

太陽黑子是太陽光球上的臨時現象,它們在可見光下呈現比周圍區域黑暗的斑點。它們是由高密度的磁性活動抑制了對流的激烈活動造成的,在表面形成溫度降低的區域。雖然它們的溫度仍然大約有3000-4500度,但是與周圍5780度的物質對比之下,使它們清楚的顯視為黑點,因為黑體的熱強度與溫度的四次方成正比。

太陽磁場通常是根據在磁場中光譜線分裂的塞曼效應測量的,目前的測量精度大約為0.3高斯。太陽磁場主要在太陽大氣層 - 光球、色球和日冕低層中,而在太陽內部或日冕外則很弱。太陽的基本磁場強度約為1高斯,局部磁場很強,如有的黑子磁場可達3000高斯。磁場是太陽活動的重要因素,它與黑子、譜斑、日珥和耀斑等都有密切關係。

如有相關內容侵權,請於三十日以內聯繫作者刪除

轉載還請取得授權,並注意保持完整性和註明出處

相關焦點

  • 如何推斷太陽黑子與太陽磁場的相關性?
    我們知道,太陽黑子是一種我們可以直接觀測到的磁場效應,即可以通過光譜的塞曼效應觀測到。
  • 太陽黑子活動減弱,地球進入小冰期?它為何與地球關係如此密切?
    太陽黑子又是什麼,它們和地球之間又有什麼關係,人類在這個語言中的處境如何?今天就給大家說一說。何為小冰河期一看小冰河期,我們肯定會想是不是還有大冰河期,那你猜得沒錯。在地球的某些年代,冰川覆蓋了絕大多數的陸地和海洋,那時氣候異常寒冷,到處都是冰塊。
  • 科學發現|太陽上為什麼會有太陽黑子
    太陽公公臉上的「小黑痣」,其實叫做太陽黑子。太陽黑子是在太陽的光球層上發生的一種太陽活動,是太陽活動中最基本、最明顯的。一般認為,太陽黑子實際上是太陽表面一種熾熱氣體的巨大漩渦,溫度大約為3000-4500℃。因為其溫度比太陽的光球層表面溫度要低1000到2000攝氏度,所以看上去像一些深暗色的斑點。一個發展完全的黑子由較暗的核和周圍較亮的部分構成,中間凹陷大約500千米。
  • 2011年太陽進入活躍期 太陽黑子隨時可能大爆發
    >太陽黑子與磁場漸減的現象有密切關係但是目前,據科學家觀測認為,最近一段時間太陽黑子的運動非常劇烈,隨時有可能發生大爆發,而伴隨著此前一直困擾科學界的「末日準備」理論,一些科學家甚至認為,太陽黑子的劇烈活動,可能會引發地球磁極的變化。  據報導,按照正常的理論和情況,太陽黑子的數量大約是以11年為周期循環增長及減少,當時間進入2011年,越來越多的太陽黑子表明太陽進入了一個最活躍的時期。
  • 太陽黑子出現多年來最大的太陽耀斑,太陽是否開始覺醒?
    這種光是從太陽能材料發出的,描繪出了磁場線,這些磁場線懸停在一組將在太陽左側上方旋轉的黑子上。圖片來源:NASA /太陽動力學觀測站 2020年5月29日,一個太陽黑子家族——太陽表面的黑點,代表複雜的磁場區域——發生了自2017年10月以來最大的太陽耀斑。雖然太陽黑子在地球上還看不見,但航空航天局的宇宙飛船在它們上方還是發現了太陽耀斑。
  • 太陽黑子新見解
    太陽黑子新見解原創/簡浩太陽黑子是太陽上經常發生的一種自然現象。然而,太陽黑子從何而來?為何會產生太陽黑子?太陽黑子對我們有何影響?太陽黑子如何出現又如何消失?為何太陽黑子會「成長」?我認為,世界科學家對太陽黑子這些諸多問題的認識與解釋,有出入、不準確、不全面。
  • 周圍磁場環境 影響太陽黑子壽命
    科技日報訊 (記者趙漢斌)眾所周知,成熟的太陽黑子一般由中心的本影及外圍稍亮的暈狀半影組成。黑子半影的出現,也是區別普通黑子與小氣孔的標準。記者日前從中國科學院雲南天文臺了解到,該臺撫仙湖太陽觀測與研究基地在太陽黑子半影的形成與消失過程研究上取得了新進展。
  • 火星大小的太陽黑子「看向」地球?
    太陽帶給人類光和熱量,是地球生命存在的基本條件,在人們的印象中,太陽往往代表著生命然而,太陽上時而出現的「黑痣」卻被古人認為是災禍的徵兆。隨著科技的發展,人們逐漸認識到太陽黑子與其自身活動、地球環境之間的密切關係,監測太陽黑子便成為了天文學家的「日常」。近日,據國外媒體報導,一位天文愛好者觀測到太陽上出現一個火星大小的巨大黑子,研究人員認為其未來幾天體積可能會逐漸增大,有可能產生強烈的太陽耀斑。
  • 火星大小的太陽黑子「看向」地球?
    隨著科技的發展,人們逐漸認識到太陽黑子與其自身活動、地球環境之間的密切關係,監測太陽黑子便成為了天文學家的「日常」。 近日,據國外媒體報導,一位天文愛好者觀測到太陽上出現一個火星大小的巨大黑子,研究人員認為其未來幾天體積可能會逐漸增大,有可能產生強烈的太陽耀斑。 太陽黑子如何出現又如何消失?為何太陽黑子還會「成長」?火星大小的太陽黑子對地球是否會產生影響?
  • 太陽黑子的秘密:黑子是如何聚集的
    天文學家知道黑子是太陽表面的強磁場區域。當兒時玩磁鐵時就發現磁極會互相排斥。按理說,太陽的強磁場區域也同樣應該互相排斥。可事實上,天文觀測清楚地顯示太陽表面有物質從黑子流出。
  • 研究表明:沙塵暴成因與太陽黑子密切相關(圖)
    研究表明:沙塵暴成因與太陽黑子密切相關(圖)錯】【推薦】【字體:大 中 小】【列印】 【關閉】     新華網蘭州5月19日電 (王進東張目) 中國科學院寒區旱區環境與工程研究所研究員李棟梁通過研究發現:2004年中國北方沙塵暴呈增加之勢,主要與太陽黑子活動周期變長
  • 科學家重修太陽黑子記錄
    圖片來源:NASA/SDO/HMI  天文學家終於糾正了一個涉及到科學史上最長觀測記錄的令人尷尬的矛盾:關於太陽黑子活動的數據可以回溯到4個世紀之前。這項研究對於理解太陽曾經如何以及仍將如何影響地球上的生命具有重要意義。  值得注意的是,修訂後的太陽黑子統計結果表明,太陽活動在最近幾十年並未像人們曾經以為的那樣變得頻繁。
  • 太陽黑子是什麼東西 太陽黑子有什麼影響
    太陽黑子到底是什麼東西  太陽的光球表面有時會出現一些暗的區域,它是磁場聚集的地方,這就是太陽黑子黑子是太陽表面可以看到的最突出的現象。一個中等大小的黑子大概和地球的大小差不多。黑子的形成和消失要經歷幾天到幾個星期不等。  當強磁場浮現到太陽表面,該區域的背景溫度緩慢地從6000攝氏度降至4000攝氏度,這時該區域以暗點形式出現在太陽表面。在黑子中心最黑的部分被稱作本影,本影是磁場最強的區域。
  • 什麼是「太陽黑子」?「太陽黑子」會對地球造成影響嗎?
    其實對於「太陽黑子」從古代的時候就有過這樣的記載,但是當時人們看到的「太陽黑子」是被理解為一些「神靈現象」。但現在由於人類科技的發展人們已經了解過「太陽黑子」並且科學家們發表說「太陽黑子」只是太陽表明的一種自然現象。但是關於「太陽黑子」還是少之又少。
  • 2019年太陽黑子缺席280多天,最近新周期的太陽黑子出現!
    太陽黑子的活動周期大約是11年,目前正處於太陽黑子活動的空隙期,而且已經接近尾聲;在2019年內有288天沒有出現太陽黑子,前面有連續40天沒出現太陽黑子,在12月25日,太陽南半球出現兩個新的太陽黑子,預示著第25個太陽黑子活動周期的到來,預計會在2025年7月達到頂峰。
  • 日學者發現太陽黑子數量與磁場逆轉有關
    據《中日新聞》2012年10月22日報導,名古屋大學名譽教授上出洋介教授領導的研究小組,21日在北海道札幌市召開的地球電磁暨地球行星圈學會上發表一項成果,稱他們通過分析美國威爾遜天文臺觀測的數據,發現太陽北半球黑子達到最大數量時,太陽北極會發生如磁鐵
  • 太陽黑子是什麼?
    說起太陽黑子,大多數人可能會說聽說過,但不清楚到底是怎麼回事,跟人類有什麼關係。太陽黑子,不僅跟人類有關係,而且關係重大。因此,人類研究太陽黑子活動的歷史可以追溯到2000多年前。    據了解,我國《漢書》中有記載:日出黃,有黑氣大如錢,居日中央。
  • 關於太陽黑子的認知被推翻 等離子體的流動成就了神奇的太陽黑子
    其平均溫度比太陽的光球層表面溫度低1000攝氏度以上,因此看上去呈現顏色較暗的斑點,太陽黑子因此而得名。太陽黑子基本上都是成群出現,很少單獨出現。它的活動周期為11年,每個周期都會造成太陽的磁場發生完全的翻轉,也就是太陽南北極互換位置。太陽黑子活動時,會對地球的大氣環流造成影響,導致地球惡劣天氣頻發,同時輻射還會對各種電子產品造成損害。
  • 火星大小的太陽黑子「看向」地球?朝向或決定其是否「有害」?
    太陽帶給人類光和熱量,是地球生命存在的基本條件,在人們的印象中,太陽往往代表著生命、活力等。然而,太陽上時而出現的「黑痣」卻被古人認為是災禍的徵兆。隨著科技的發展,人們逐漸認識到太陽黑子與其自身活動、地球環境之間的密切關係,監測太陽黑子便成為了天文學家的「日常」。
  • 太陽黑子磁場增強的秘密被揭開!研究發現,竟和這種氣體有關
    其實在我們平時,也經常會聽到有關太陽黑子的話題,那麼,究竟什麼是太陽黑子呢?簡單來說,在太陽的表面大氣中,當磁場聚集的時候,會出現一些暗的區域,這些區域就是太陽黑子。 雖然看起來太陽黑子並不大,不過事實上,中等大小的一個太陽黑子,就足有地球那麼大了。