【備考乾貨】太陽活動對地球的影響重點知識整理

綜合整理自全國高考地理備考專家資料庫

太陽大氣層從裡到外分為光球、色球和日冕三層。

太陽大氣經常發生大規模的運動，稱為太陽活動。太陽活動的類型較多，其中最主要的是黑子和耀斑，它們是太陽活動的重要標誌。近幾十年的研究還表明，地球上許多自然災害的發生與太陽活動有關，如地震、水旱災害等。

太陽是浩瀚宇宙中一顆普通的恆星，對於人類來說，卻是最重要的一顆恆星，太陽的一舉一動都和萬物生存息息相關。

1、 太陽活動的主要類型

從整體看，太陽處於穩定狀態，但是從局部看，太陽大氣經常發生著變化，而且會以每11年左右為周期釋放巨大的能量，這就是太陽活動。太陽活動的主要類型有：

（1）太陽黑子

太陽黑子在光球上經常出沒，而且通常成群出現暗黑色斑點。實際上黑子並不黑，只是這些斑點凹進太陽表面，有的可達100千米，其溫度比光球表面溫度大約低了1500度左右，由於明亮光球的襯託，就顯得暗淡些，故名「黑子」。

黑子是太陽表面最活躍的地方，它是沿著太陽的自轉方向而運動著的旋渦。至於黑子裡面的物質，其運動速度極快，每秒可達1000米~2000米，遠比地球上12級颱風快得多。所以又可以說黑子就是太陽表面的「風暴」，這「風暴」的範圍有大有小，大的可裝下10多個地球，小的直徑只有2000千米~3000千米。「風暴」的壽命有長有短，長者壽命可達數月，極個別的可超過1年，而短的僅有幾天或幾個小時。

黑子極少單個出現，通常是成雙成對，或是一群一群地出現。在1個黑子周期（平均為11年）內大約可以觀察到1500個黑子群。在黑子群中也往往有兩個主要的成對黑子。

太陽黑子的多少與大小，隨著時間的變化具有一定的周期性。根據長期的觀察記錄可知，這個周期是11.3年~11.4年。這一消長規律，天文學稱為「太陽活動周」。從1755年算起，當前正值第23個活動周期。

（2）太陽耀斑

太陽耀斑是在太陽色球層上局部地區突然出現、並迅速增大的亮斑，也叫「色球爆發」。耀斑是太陽上最強烈、最複雜、對人類影響最大的活動現象。

耀斑可以在極短的時間內釋放出巨大的能量並產生多樣的輻射。通常耀斑持續時間只有幾分鐘至1小時。據觀察，一個耀斑爆發時，溫度可達幾百萬攝氏度，其釋放出來的能量，可達1022 J~1023 J，相當於100億個百萬噸級氫彈爆炸時產生的威力，幾乎與地球上全部礦物燃料所能產生的能量相當。其能量釋放主要以輻射方式進行，其中的一部分可以到達地球。

研究發現，幾乎所有的耀斑都發生在黑子附近，且多出現在強磁場區，因此認為耀斑是磁場不穩定的產物，其巨大能量可能來自黑子磁場。研究還發現耀斑與黑子伴隨發生，常隨黑子群的增多而增多，其周期亦為11年。

（3）太陽風

在太陽大氣的最外層——日冕層，其溫度可高達100萬攝氏度。在這樣高的溫度下，其中的質子和電子會由於日冕膨脹而向外運動，從而產生高能帶電粒子流，運動速度每秒可高達900千米以上。這樣高速的帶電粒子流，會有一部分衝脫太陽的引力，像陣陣狂風不斷「吹」向行星際空間，而被稱為「太陽風」。太陽通過這一形式，平均每小時要把3000噸左右的物質拋向宇宙中。太陽風「吹」到地球一般要五六天時間。

2、太陽活動對地球的影響

（1）對地球氣候的影響

太陽活動使太陽的高能輻射（紫外線和X射線波段）的輻射量產生大幅度的漲落，由太陽發出的帶電粒子流也有極大的變化。高層大氣物理狀態的變化，會逐層向下傳遞，其結果又會影響到地球表面附近的氣候變化，而且會對某些地區的氣壓和大氣環流造成影響，從而導致許多地區的氣候異常。科學家們認為氣候變化也有11年和22年的周期性。這些周期性，是由於太陽黑子的活動周期引起的。一般說來，降水量的年際變化與太陽黑子相對數的年變化有相關性，譚老師地理工作室綜合整理兩者的變化周期均為11年；當黑子增多時，地面溫度會偏低，反之偏高。科學家發現，我國大範圍氣溫轉變年份幾乎都和11年周期的太陽活動極大年相吻合，還發現當耀斑出現後1個月，地面氣溫平均可升高1℃。

（2）對地球電離層的影響

太陽短波輻射的強烈照射，使地球大氣的上層形成電離層，其具有短波無線電通訊的功能。當太陽上出現大耀斑時，太陽的紫外線輻射總量可增加1至2倍，X射線流量甚至可增加數百倍，會猛烈地衝擊地球大氣中的電離層，引起電離層擾動（又叫電離層暴），使電離層的結構發生急劇變化，有時甚至被衝散，從而喪失掉反射無線電波的功能。此時在電離層傳播的短波無線電信號會被部分或全部吸收，從而使信號發生延遲、閃爍等，甚至中斷。

（3）對地球磁場的影響

地球本身是個巨大的磁體，在一般情況下，磁場的分布是比較穩定的。隨著太陽上大耀斑的出現，大量的高能帶電粒子流闖入地球磁場後會因磁場作用發生運動方向的偏離，同時它們也會反作用於地球磁場，使地球磁場發生劇烈擾動，產生「磁暴」現象，使磁針劇烈顫動，不能正確指示方向，造成地球磁性儀器設備失靈，飛機、船隻會因此迷航，甚至失事。磁暴發生時，帶電離子在地球磁場中運動可能產生強大的感應電流，進而影響高緯度地區的供電設備、輸油管道和電話系統。如1989年3月太陽耀斑導致的磁暴，使加拿大魁北克省供電網斷電9小時，損失10億美元。

（4）對宇宙探測和宇航事業的影響

耀斑爆發拋射出的高能帶電粒子會直接損害在地球大氣層之外運動的衛星、軌道空間站等宇航探測設施。輻射會對衛星的材料、元器件、太陽能電池造成輻射損傷，同時會使衛星運行程序發生混亂，產生虛假指令；另外，會使衛星表面及內部帶有很高的靜電，靜電放電會損壞器材或材料。如1998年5月的一起高能電子增強事件，使美國一顆通訊衛星和德國的一顆科學衛星失效，多顆衛星失常。

太陽風暴會危及在星際空間飛行中的太空人的安全。由於遠離地球，沒有大氣層的保護，太陽發出的穿透力極強的高能帶電粒子流會直接損害太空人的健康，甚至會危及生命安全。

（5）對農業、林業生產的影響

太陽活動和農業生產的關係也相當密切。據國外研究表明，太陽活動每11年周期對雨量影響的變幅平均為25%，對某些地區氣溫影響的變幅平均為1℃，對農作物生長期的影響變幅為58天。人們在分析了世界小麥生產的統計情況後發現，小麥產量隨太陽活動而升落，平均變幅為10%。

太陽活動也直接影響到樹木的生長。樹木生長年輪的變化有明顯的11年周期。如我國臺灣省絲柏樹的增長有22年及11年周期，美國西部乾旱地區的古老樹種——具芒松的年輪反映出，在黑子多的年份長得厚，反之則薄。

（6）對人類健康的影響

20世紀70年代以來，科學家就開始了對太陽活動與人類健康相關問題的研究。統計發現，太陽活動期間，人體的免疫力可能有所下降，有些心血管病人對太陽黑子劇烈活動引起的電離層擾動可能比較敏感。但是專家指出，太陽活動對人類健康的影響微乎其微，因為任何一次太陽風暴所挾帶的數量驚人的X射線、等離子電荷和巨大磁場，在穿越上億千米空間路程時，大多消失在漫漫旅程中，而到達地球的一部分，又被厚厚的大氣層擋在門外，能夠穿透大氣層並對人類產生影響的僅是極少數，因而對其影響不必畏懼。但是，太陽活動所帶來的太陽電磁輻射的增強，對人體健康將產生不良影響，因此人們仍應加強防護，切不可掉以輕心。