今天,美国国家航空航天局(NASA)要发射太阳探测器帕克了!帕克将实现目前人类历史上最近距离的“探日”,探索太阳风形成过程及对太空天气的影响,尝试解开日冕的极端高温之谜,了解太阳高能粒子加速行进的机制等问题。
踏上征途之后的帕克预计2025年会实现“触摸太阳”的梦想,届时帕克离太阳表面仅约600万千米!要解决悬而未决的重大问题还需要时间,在这之前大院er有必要让大家了解太阳的一些基础知识。
太阳的结构
太阳由里往外是由核心区、辐射区、对流区、光球层、色球层、日冕层构成。光球层之下称为太阳内部,光球层之上称为太阳大气。
目前关注的太阳活动均发生于外部太阳大气,几乎所有的可见光都是从太阳大气中的光球层发射出来的,因此对太阳的观测大部分是对太阳光球层的观测。这里简要说明一个概念:光球层的表面由于温度高低不同形成了明暗斑点,较暗的斑点被称为太阳黑子,较明亮的斑点被称为光斑。太阳黑子数一般可用来反映太阳活动的强弱,太阳黑子数的记录也是目前有关太阳观测中时间最长的记录。
等离子体和较差自转
我们所处的地球上,物质大部分都是固体、液体和气体三态中的一种,然而宇宙中99%的物质都属于物质的第四态:等离子体。等离子体(Plasma)是一种同时含有正负离子的物质形态,通常表现为离子化气体状物质,太阳就是以等离子体的状态存在的典型代表。
正是太阳的这种物质存在形式导致了太阳的较差自转现象,也就是说太阳在自转时日面不同纬度有不同的自转周期,在太阳赤道的自转最快,而随着日面纬度升高自转逐渐变慢。
观测太阳活动需要“千里眼”
太阳到地球的直线距离的平均值为149597870.7千米,如此遥远的距离,很难用我们人类的肉眼观测到太阳的实质性变化,更何况太阳紫外线和红外线一定时间的照射会灼伤眼睛。所以直到17世纪发明了望远镜,人类对太阳的观测才逐渐有了飞跃性进展。
太阳活动周期
1843年,德国天文学家塞缪尔•海因里希•施瓦布(Samuel Heinrich Schwabe)发现了太阳活动周期,提出太阳年平均黑子数存在周期性变化,变化的周期约十年。
太阳活动的海尔周期
美国天文学家乔治•埃勒里•海尔(George Ellery Hale)被称为“太阳物理学之父”,他利用研制的太阳单色光照相仪首次测得了太阳黑子的磁场。长期的观测发现随着太阳自东向西自转黑子一般会成对出现,习惯上将西边的称为前导黑子,东边的称为后随黑子,前导黑子和后随黑子的极性总是相反的,所以又称为双极黑子。
太阳活动对我们的影响
太阳活动无疑会对地球产生重要的影响。太阳活动有时比较平静,有时比较剧烈;太阳有自转,太阳上的活动区有时对向地球,有时又背向地球;地球本身有自转又有公转,因此太阳活动对地球的影响非常复杂,周期也有多种,如日周期、27天周期、年周期、11年周期等。