泉之澈吧 关注:45贴子:12,132
  • 1回复贴,共1

【自然科技】为什么会有太阳黑子和太阳风等现象

只看楼主收藏回复

大家已经知道,太阳有黑子、耀斑、日冕、太阳风、日珥等现象,至于为什么会有这些现象,就都说不清楚了。本文的目的在于较深入论及这些现象的产生原因,并非为了描述它们。 

1、 太阳现情况简介 

在谈及逐个太阳现象之前,我们先简单介绍一下太阳情况。附图是笔者根据有关资料粗画出来的太阳情况简单示意图。简要地说,太阳本体的半径69.6万公里,分三层,从里到外分别称为日核、辐射区、对流层。太阳实体之外是大气层,也可分三层,从里到外分别为光球、色球、日冕。本文将要着重介绍的就是发生在太阳各个大气层中的一些现象。根据有关资料介绍,各个圈层的情况大致如下。 

日核——位于太阳的球心部位,半径约占太阳半径的0.15倍,强烈的热核反应都在这里发生,温度高达1500万—2000万度。 

辐射区——占太阳半径0.15—0.86倍之间的区域,温度70万度。 

对流层——是太阳半径0.86倍以外的圈层,常处于强烈的上下对流状态。 

光球——在对流层之上,属太阳“大气层”底层,厚度约500公里,底部温度6000度,上层温度4500度。 

色球——又在光球层之上,厚度是光球层的4倍,约2000公里,气体稀薄,底部温度5000度,顶部温度几万度。 

日冕——可视为太阳“大气层”的最外层,它延伸至几倍到十几倍太阳直径不固定,温度约200万度。 

2、 太阳黑子的由来 

大家知道,太阳是个大火球,光芒四射,人眼不敢直视,又何来黑子呢?所谓黑子,根据现代仪器的观测,是指一些大至上十万公里直径的大黑点遮盖在太阳表面并漂移着,而且成双成对出现,两者的磁场又完全相反。为什么有这种现象呢?这正是地球人所共同渴望求知的问题。 

笔者认为,太阳黑子实际上应该是太阳内部爆发出来的大团黑烟雾。众所周知,原子弹、氢弹爆炸的时候总有一朵蘑菇云,火山爆发也有蘑菇云。太阳内部激烈的热核反应所积聚的能量到一定时候总要像地球的火山一样通过表面爆发出来。太阳发生爆发时,大蘑菇云——太阳黑子就跟着产生了,不过,太阳的爆发肯定要比氢弹爆炸或者地球火山爆发强烈亿万倍。大家知道,流速越大,压强越小。由于烟雾是从太阳内部猛冲出来的,这就带动了烟雾气流周围的太阳表面空气向中心辐合并一起冲向太阳上空。在太阳自转所生成的科里奥利力作用下,这种强烈辐合上升的流场就会像地球上的台风或龙卷风一样,急速旋转起来。再者,由于太阳内部热核反应的结果既使喷出来的气体、烟雾十分高温,而且在它们冲出太阳表面之前就已经全面发生电离。带不同性质电荷的物质的异向集聚又必然使一些烟雾气流完全带了正电,另一些烟雾气流却完全带了负电。这样,带了电而急速旋转上升的烟雾气流实际上就变成了一股强大的螺旋电流,于是乎,强烈的磁场也产生了。带电不同,磁场也跟着不同。一般地说,对电离物质做分离、挑拣工作的地方肯定位于热核反应的中心区域或气流排放路径附近,所以,既然在某一地点造成了带正电的烟气冲发出来,那末,在其不远的地方就必然会形成另一股带负电的烟气也冲发出来。这样一来,太阳黑子的出现就必定是成双成对,两者电场和磁场的性质完全相反,它们其实都是同一个热核反应中心工厂在同一时间里所打造出来的产物。根据电、磁场之间的关系法则,可以推论出这两个黑子的磁力线平行向上,因性质相反,到了上空肯定就会相吸引在一起变成马蹄形磁场。 

另外,由于太阳的自转离心效应(另文论述),太阳低纬度地带的温度就会比两极附近温度高得多,且内部流体的上升对流主要出现在低纬度地带,这就是为什么绝大多数黑子都出现在太阳纬度+8— +48度和-8— -48度之间的道理。 地球也自转,所以地球上的台风、龙卷风、温带气旋也差不多都出现在上述纬度范围内。 

3、 解剖一下太阳耀斑 

一般地说,没有太阳黑子,就不会有太阳耀斑,两者关系密切,却情况不同。 

黑子是先兆,是先头兵打前站,耀斑才是主力部队的到来。黑子可以存活上月、上年之久,耀斑却只维持几分钟到几十分钟。黑子是长时间的行军布阵,是量变的表征,耀斑却是短暂的激烈决战,是质变的亮相。氢弹爆炸时,我们看到烟雾包裹在蘑菇云的四周,而从蘑菇云顶端不时冒出来的是火团,那才是真正的高温区。火山爆发也一样,先有烟气,后有火红的岩浆。其实,太阳的爆发道理也一样,总是分阶段发生的,先冒出烟气,再有来之太阳深处的浆液和高温气体等真家伙。真家伙登场也并不象部队行军那样排长龙,而更像修路工人爆山洞,一响过后再一响。从2001年4月初报纸上公布出来的太阳活动情况可知,“耀斑是太阳表面的激烈爆炸现象,它在几分钟之内可把物体加热到几百万度,释放出有如10亿个兆吨级TNT炸弹威力的巨大能量”。其实,并不是它“把物体加热到几百万度”,而是它本身就是来之于太阳深处日核附近的高温物质。在第1小节的情况简介中已知太阳实体的辐射区内也只有70万度,以此足以充分证明只有从日核才可能喷射出几百万度的物质来。太阳日核附近1、2千万度,耀斑本身几百万度就一点也不奇怪了。太阳耀斑是日面上最激烈的活动现象,它放出强烈的电波和X射线,喷发出大量的高能粒子。一个耀斑在十几分钟内就可释放出相当于几千万座大型地球火山喷发的能量。 


1楼2006-07-16 16:24回复
    综合黑子、耀斑、日冕、太阳风这几种太阳活动现象可知,先有黑子之后,才可能有耀斑(也不一定有)。有了耀斑就必定会顺着其上部在太阳“大气层”的色球层顶部之上再戴上一顶高帽子——日冕。有了日冕,也就肯定有太阳风顺着冕洞喷发出来。由此可知,没有黑子,就没有耀斑,没有耀斑,就没有日冕,没有日冕,也就没有太阳风,可见它们之间的关系是何等的密切。如果维持较长时间都没有的话,我想太阳“大气层”的顶部也就是色球层顶部相对比较平滑的球面了。 

    6、 日珥的奇妙和来由 

    日珥是从色球中吐出来的“火舌”,成拱门形状,高度几十万公里,温度5000—8000度。笔者认为日珥与黑子、耀斑、日冕、太阳风其实并不同类。已讲过的四种东西都是日核附近的热核反应能量通过太阳表面爆发出来的产物,日珥却不是,日珥是奇妙有趣的另一类。我们已经知道,日珥这种从色球中吐出来的“火舌”,温度只有5000—8000度,还远比不上色球顶部几万度的温度高,仅仅接近色球底部温度5000度。单凭这一点就可知日珥与前述四种现象是不同类的了。 

    笔者认为,太阳内部也应该像地球内部一样,有一些可燃气体的矿藏,或者化学反应产生了可燃气体不断排放出来。太阳表面温度虽然相对较低,但也有几千度,当这些可燃气体自动喷射出太阳表面时肯定就马上被烧着了。当然,由于初喷射出来的气流压力很大,一般情况还是要穿过500公里厚度的光球之后,到了色球的范围区间内才明显看到火焰的,所以就使日珥好像是从色球中吐出来的,而并不是直接从太阳表面喷出来。有些矿藏储气量不大或压力不稳定,就像牙膏卷似的,挤压一下就喷一点,火龙也就烧一阵,打打停停,这在“宇宙与人”的电影科教片中就见到不少。另一些矿藏的储气量很大,本身的自压力也大而稳定,这就使气体常喷常有,就像地球的一些高压天然气矿那样喷个不停,这种日珥也就长期存在了。 

    可燃气体被喷出来之后虽然很快燃烧,但这股气流始终物质尚在,质量守恒,喷升到了哪里都离不开太阳引力的作用,因此,到了几十万公里高度之后上升速度减为零时又会被太阳引力牵着鼻子往回走。由于太阳是自转的,所以,当喷升到了顶点的气体物质想往回走的时候,却无法走回原来的路子,只能拐了个弯顺着太阳自转的下游方向另走出一条路回到太阳表面。因此,只要可燃气体矿藏气量丰富,压力又大,气体能源源不断猛冲出来,跑完了整个拱门形状路程也还依然燃烧不完的话,那么,整个路程就都变成了完整的一弯火龙。这种现象的产生不仅因为太阳会自转,还因为太阳很大,气体又喷得很高。虽然地球也自转,但地球上绝对见不到如此奇妙的自然景观。


    3楼2006-07-16 16:28
    回复