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。
據科技日報2020年9月1日刊文《火星大小黑子不罕見 對地影響尚難判斷》稱:
近日,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,它被認為在未來幾天可能會逐漸增大,並產生強烈的太陽耀斑。
世界公認首次明確的太陽黑子記錄出現在公元前28年,據《漢書•五行志》記載:「成帝河平元年三月乙未,日出黃,有黑氣,大如錢,居日中央。」直到1610年,伽利略發明了天文望遠鏡,人們才開始系統而全面的觀測太陽黑子。
為此,科技日報記者採訪了中國科學院太陽活動重點實驗室項目研究員李婷,「太陽黑子是具有強磁場的磁流管從太陽光球層下浮現上來而形成的。」李婷表示。太陽黑子的「出生」源於太陽磁場,它的「死亡」也離不開磁場。李婷表示,太陽黑子的消失是由於磁場逐漸變弱,等離子體對流不再受到強磁場的抑制,從而逐漸消失。
李婷表示,太陽黑子的變大和其活動區域的磁場持續浮現有關。如果該區域有持續不斷的磁場浮現,為黑子提供「食物」,黑子就會變大。通常認為黑子越大,儲存的磁場能量越高,產生大耀斑的可能性也越大,就越有可能對地球和人類活動造成影響。
下面我談談對太陽黑子諸多問題提出不同新見解、新認識:
——太陽黑子從何而來?
我認為,太陽黑子的本質是太陽大氣層(即日冕層)旋渦的「風暴眼」。並不是如李婷所說「太陽黑子是具有強磁場的磁流管從太陽光球層下浮現上來而形成的。」
其實,我認為,太陽黑子與太陽磁場或局部磁場沒有關係。同時,太陽磁場也不是在太陽大氣層面漂浮流動不定,更沒有磁流管。太陽磁場在低維度和赤道兩側是相對穩定,在太陽兩極才會稍有變化。
我認為,太陽黑子從何而來是簡單的天文基本常識。
——為何會產生太陽黑子?太陽黑子如何出現又如何消失?
我認為,太陽黑子多數是從太陽赤道兩側的外大氣層形成,為什麼?太陽大氣層也稱日冕層,日冕層溫度(約大於幾十萬攝氏度)比太陽表面溫度(約5000攝氏度)高的太多,那是因為「熱能升騰效應」所致,簡單地說,就是熱氣上升,就像蠟燭火苗的上部比底部熱是同樣道理,這是天文之謎。為此,美國國家航空航天局(NASA)還專門發射了「帕克號」太陽探測器,飛抵近距離探測太陽,搞明白太陽日冕層為什麼比太陽表面溫度高。由於日冕層的氣溫高,加之太陽自轉的推動力,日冕層的「氣旋風暴眼」即黑子會經常性的形成。
太陽黑子的形成機制:因為太陽赤道低維度與高維度之間的溫度差、氣密差、氣壓差所致,才會產生「熱氣旋風暴眼」即太陽黑子,赤道兩側的黑子向太陽高維度兩極日冕層螺旋流動,太陽北半球的黑子會順時針螺旋流動,太陽南半球的黑子會逆時針螺旋流動。太陽表面與日冕層高低維度的溫度差、氣密差、氣壓差,都是處於隨時不停的變化之中。
太陽黑子的消失機制:當黑子螺旋流動到高維度時,隨著黑子中心與高維度日冕層溫度差、氣密差、氣壓差的減小,這時的黑子會自然就消失了。
這兩種機制同地球上的颱風或颶風的形成與消失很像似。
——為何太陽黑子會「成長」?
太陽黑子剛在低維度形成時,黑子都比較小,因為形成黑子的溫度差、氣密差、氣壓差還比較小,一旦黑子從低維流動到高維時,黑子的溫度差、氣密差、氣壓差逐漸增大,於是「氣旋風暴眼」即黑子就像「滾雪球」一樣,越滾越大,同時,黑子的螺旋動力也越來越大,這就是黑子會「成長」的根本原因。
——太陽黑子對我們有何影響?
太陽的體量太大、能量太大,地球在太陽面前太渺小,太陽打個「噴嚏」,地球就會受到影響。主要有三大影響:一是巨型黑子會向太空拋撒大量高能帶電粒子,會對地球的電氣設備和衛星產生破壞作用。二是太陽黑子風暴眼的中心會形成黑子耀斑,對地球產生強輻射作用,對地球的人造衛星、電氣設備、無線電波產生破壞作用。三是黑子還對地球氣候也會產生影響。
總之,太陽黑子還有更多、更深層次的科學奧秘、奧妙,都不是簡單孤立而是相互關聯,從而構成博大精深的天文學體系。目前,世界科研圈存在兩大薄弱短板:一是最大的宏觀方面的天文學、地球物理學、宇宙探索;二是最小的微觀方面的生命科學、量子科學、超能量學。薄弱與短板原因主要是缺乏對宏觀科學與微觀科學的理解力、想像力、創新力、開創力。