太阳风形成原因是什么
太阳风是对地球早餐影响的一种现象,那么你知道太阳风是怎么形成的呢?小编就和大家分享太阳风形成原因,来欣赏一下吧。
太阳风形成原因
一般情况下,我们把太阳大气分为六层,由内往外依次命名为:日核,辐射区,对流层,光球,色球和日冕。日核的半径占太阳半径的四分之一左右,它集中了太阳质量的大部分,并且是太阳百分之九十九以上的能量的发生地。光球是我们平常所见的明亮的太阳圆面,太阳的可见光全部是由光球面发出的。
而日冕位于太阳的最外层,属于太阳的外层大气。太阳风就是在这里形成并发射出去的。
用X射线或远紫外线拍下的日冕照片上可以观察到在日冕中存在着大片的长条形的或是不规则行的暗黑区域,通过人造卫星和宇宙空间探测器拍摄的照片,我们可以发现在日冕上长期存在着这些长条形的大尺度的黑暗区域,这里的X射线强度比其他区域要低得多,从表观上看就像日冕上的一些洞,我们形象的称之为冕洞。
冕洞是太阳磁场的开放区域,这里的磁力线向宇宙空间扩散,大量的等离子体顺着磁力线跑出去,形成高速运动的粒子流。粒子流在冕洞底部速度为每秒16km左右,当到达地球轨道附近时,速度可达每秒300~400km以上。这种高速运动的等离子体流也就是我们所说的太阳风。
太阳风从冕洞喷发而出后,夹带着被裹挟在其中的太阳磁场向四周迅速吹散。太阳风至少可以吹遍整个太阳系。
当太阳风到达地球附近时,与地球的偶极磁场发生作用,并把地球磁场的磁力线吹得向后弯曲。但是地磁场的磁压阻滞了等离子体流的运动,使得太阳风不能侵入地球大气而绕过地磁场继续向前运动。于是形成一个空腔,地磁场就被包含在这个空腔里。此时的地磁场外形就像一个一头大一头小的蛋状物。
但是,当太阳出现突发性的剧烈活动时,情况会有所变化。此时太阳风中的高能离子会增多,这些高能离子能够沿着磁力线侵入地球的极区;并在地球两极的上层大气中放电,产生绚丽壮观的极光。
太阳风构成人类活动的外层空间环境。太阳大气的扰动通过太阳风传到地球,通过与地球磁场的相互作用,有时会引起一系列影响人类活动的事件。例如通讯卫星失灵、高纬区电网失效,及短波通讯、长波导航质量下降等。太阳风的变化还可能会引起气象和气候的变化。由于21世纪人类将进一步利用地球的外层空间环境,空间环境预报(或叫“空间天气”预报)将会十分重要。搞清楚太阳风的起源及其加热和加速机制对于建立有效的空间天气预报体系有着十分重要的意义。宇宙中,许多恒星,以至许多星系都会向外发出它们自己的“风”,导致其物质的损失并影响其周围的星际空间或星系际空间。太阳风是唯一能直接观测到的恒星风。对太阳风起源和加速机制的研究必然对这一普遍的“风”的现象“宇宙等离子体”的认识有着至关重要的影响。
太阳风对地球的影响
1.当太阳风掠过地球时,会使电磁场发生变化,引起地磁暴、电离层暴,并影响通讯,特别是短波通讯。
2.对地面的电力网、管道和其它大型结构发送强大元电荷,影响输电、输油、输气管线系统的安全。
3.对运行的卫星也会产生影响。
4.一次太阳风的辐射量对一个人来说很容易达到多次的X线检查量。它还会引起人体免疫力的下降,很容易引起病变,也会使人情绪易波动,甚至车祸增多。
5.会使气温增高。
6.在南北极形成极光。
太阳风的介绍
太阳风的密度与地球上的磁场密度相比是非常稀薄而微不足道的。一般情况下,在地球附近的行星际空间中,每立方厘米有几个到几十个粒子,而地球上风的密度则为每立方厘米有2687亿亿个分子。然而太阳风虽十分稀薄,但它刮起来的猛烈劲,却远远胜过地球上的风。在地球上,12级台风的风速是每秒32.5米以上,而太阳风的风速,在地球附近却经常保持在每秒350~450千米,是地球风速的上万倍,最猛烈时可达每秒800千米以上。太阳风是从太阳大气最外层的日冕,向空间持续抛射出来的物质粒子流。这种粒子流是从冕洞中喷射出来的,其主要成分是氢粒子和氦粒子。太阳风有两种:一种持续不断地辐射出来,速度较小,粒子含量也较少,被称为“持续太阳风”;另一种是在太阳活动时辐射出来,速度较大,粒子含量也较多,这种太阳风被称为“扰动太阳风”。扰动太阳风对地球的影响很大,当它抵达地球时,往往引起很大的磁暴与强烈的极光,时也产生电离层骚扰。太阳风的存在,给我们研究太阳以及太阳与地球的关系提供了方便
太阳风使彗星形成长长的,背向太阳方向延伸的彗尾。当人们欣赏美丽的彗尾的时候就可以想象太阳风的存在。在地球高纬区看到的多彩的极光现象,也是进入地球磁场的太阳风粒子经加速后在地球大气中沉降产生的。空间飞船的直接观测表明,太阳风主要由质子和电子组成,但有少量氦核及微量重离子成分。据推测,在约100个天文单位(1天文单位=日地平均距离=1.5×10^8公里)以外,太阳风将与起源于银河系的星际气体交接,太阳风占据的空间范围称为“日球层”。研究太阳风的物理过程及其规律已成为空间物理学中一个新的学科分支-日球层物理学。
总而言之,太阳有自己的活动周期,还有些时候不按照这个规律变化,那就是其他的宇宙天文因子的影响,带有强磁场的略日彗星带来的影响也是非常强的。因为太阳的磁场本身就处于不稳定的周期运动中,外来的磁扰动,特别是几乎进入太阳的彗星在太阳表面的超热,使得原来彗星的磁场由于超过居里点而“崩溃逃逸”,这个磁场在太阳磁场里面的融合和附着会对太阳磁场的稳定性起关键的影响。
在太阳系中,太阳风的组成和太阳的日冕组成完全相同。73%的是氢,25%的是氦,还有其他一些痕量杂质。但2004年的Genesis的取样分析还没有结果。它在返回地球是因为紧急降落,被损坏了。这是因为它再次进入地球大气层时,没有打开降落伞。在地球附近,太阳风速为200-889km/s。平均值为450km/s.大约800kg/s的物质被一太阳风的形式从太阳逃逸。这同太阳光线的等价质量相比是很小的。如果把太阳光线的能量换算成质量,大约每秒钟太阳损失4.5Tg(4.5×10^9kg)的质量。因为太阳风是-(zh-hant:电浆;zh-hans:等离子体)-,所以太阳磁场被它承载。
一直到大约160Gm(100,000,000英里)的地方,由于太阳的转动,太阳磁场被太阳风拉扯成螺线形状。超过此距离,太阳对太阳风的影响减弱。通常太阳风的能量爆发来自于太阳耀斑或其他被称为“太阳风暴”的气候现象。这些太阳活动可以被太空探测器和卫星测到。主要标志是强烈的辐射。被地球磁场俘获的太阳风粒子储存在VanAllen辐射带中,当这些粒子在磁极附近与地球大气层作用引起极光现象。具有和地球类似的磁场的其他行星也有极光现象。在星际媒质(主要是稀薄的氢和氦)中,太阳风就像是吹出了一个“大泡泡”。在太阳风不能继续推动星际媒质的地方称之为日球层顶(heliopause)。这也通常被认为是太阳系的外边界。这个边界距离太阳到底多远还没有精确的结果,可能根据太阳风的强弱和当地星际媒质的密度而变化。一般认为它远远超过了冥王星的轨道。