太阳黑子

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  太阳黑子汉语拼音:tɑiyɑnɡ heizi;英语:sunspot),太阳表面出现的暗黑斑块。最常见和最容易观测到的一种太阳活动现象。简称黑子。在普通望远镜的焦平面上放置照相底片拍摄太阳,或用附加强减光滤光片的望远镜对太阳目视观测,就能看到太阳表面经常出现的暗黑斑块,就是太阳黑子。当太阳在地平线附近,或遇到薄雾天气时,日面上若有特大的黑子,往往用肉眼就能看到。

  《汉书·五行志》中记载的汉元帝永光元年(前43)四月某日“日色青白,亡影(无影),正中时有景(影)亡(无)光”是世界上最早的太阳黑子观测记录。若认为这段描述尚不够明确,则该书中的另一段记载,成帝河平元年(前28)三月己未“日出黄,有黑气,大如钱,居日中央”则是确切无疑的黑子记录,也是世界上最早的记录。自公元前43~公元1638年,中国史书上已发现有112条太阳黑子目视记录。西方国家从1610年开始用望远镜断断续续地观测太阳黑子,1818年后才有较常规的每日黑子观测,从而才有比较完整的和连续不断的太阳黑子观测资料。

黑子分布[编辑 | 编辑源代码]

  太阳黑子倾向于成群出现,因此日面上经常形成一些黑子群。每群中的黑子从一两个至几十个,单个黑子大小则从几百至几万千米。大部分黑子群由大致与太阳赤道平行的两部分组成。由于太阳自转原因,西边部分总在前面,称为前导部分;东边部分称为后随部分。前导部分的黑子大都比后随部分大,黑子的分布也较后随紧密,寿命也较长,而且比后随部分早出现和晚消失。前导黑子的纬度一般也较后随黑子稍低,因此黑子群相对于太阳赤道略为前倾,黑子群通常出现在太阳赤道两边±40°之间的区域。

本影和半影[编辑 | 编辑源代码]

  较大的黑子结构复杂,其中心区常有一块或几块特别暗黑的核块,称为本影。围绕本影的淡黑区域称为半影。光谱观测表明,本影区的温度为4,000~4,500K之间,半影区温度约为5,500K,均比太阳表面无黑子区域的温度(约6,000K)要低。高质量的照片上可看到黑子半影呈亮暗相间的纤维状结构,称半影纤维。本影中有时也出现一些亮颗粒,称为本影点。观测显示,半影中的亮纤维和本影中的亮颗粒均有向上的运动速度,与因对流运动引起的太阳表面的米粒组织有些相似,可见在黑子中对流并未完全消失。

  单个黑子都有很强的磁场,强度为1,000~4,000高斯。黑子越大,磁场越强,黑子本质上是太阳表面的强磁场区。由于太阳等离子体难以横越磁力线运动,造成黑子区中对流不畅,太阳深层的热量难以充分输送到太阳表面,导致该局部区域温度下降,变得稍暗。因此,黑子的强磁场是造成黑子暗黑的原因。由两部分黑子组成的黑子群中,其前导和后随部分的极性往往相反,这种黑子群称为双极群。大多数双极群中前导和后随的磁通量近于相等,暗示这两部分是由共同的磁力线贯通的。黑子群中也有一部分为单一极性的单极群和具有复杂极性分布的多极群。

物理形态[编辑 | 编辑源代码]

  黑子群的演化过程通常是由简单变复杂,再变为简单。最先是由米粒之间的暗点扩大为几个米粒大小的暗斑,称为气孔,就是无本影的最小黑子。许多气孔只存在几小时,或一天左右;另一些则发展成黑子和黑子群。气孔已有相当强的磁场,强度可达1,000高斯以上。黑子群的寿命短的只有几天,长的可达几个月,大多为10~20天。黑子群在发展过程中,具有各种形态。为研究黑子群的演化规律,常按这些形态特征对黑子群分型,不同型别的黑子群具有不同的形态特征。

其他活动现象[编辑 | 编辑源代码]

  太阳黑子多时,其他活动也比较频繁。黑子附近的光球中总会出现光斑;黑子上空的色球中总会出现谱斑,其附近经常有日珥;黑子上空的日冕中则常出现凝块等不均匀结构。同时,最剧烈的活动现象——太阳耀斑,绝大多数也发生在黑子上空的大气中。所以太阳大气从低层至高层,以黑子为核心形成了一个活动中心,称为太阳活动区。黑子既是活动区的核心,也是活动区最明显的标志。这样就可用表示黑子群和黑子多寡的所谓“黑子相对数”来代表某日或某一时期的太阳活动平均水平。