太阳耀斑 太阳耀斑 太阳耀斑-特征,太阳耀斑-成因

太阳耀斑(Solar flare)是在太阳的色球-日冕过渡层中发生的一种局部辐射突然增加的太阳活动,是最剧烈的太阳活动。太阳上的等离子被加热至一千万度,电子、质子及一些重离子被加速到接近光速。这些离子发出的电磁波波段由电磁波谱上的长波微波至最短波长的γ射线。2013年,NASA曾发布过不同波长下的太阳耀斑图像。2014年2月24日,太阳发出很大的太阳耀斑,美国宇航局太阳动力学观测站观测到不同波长下的太阳耀斑图像。2014年6月,太阳耀斑在10日和11日两天内爆发三次X级耀斑,造成地球上部分高频无线通信短暂中断。

耀斑_太阳耀斑 -特征


太阳耀斑

太阳耀斑,表现为太阳辐射从射电波段到X射线的整个电磁波段的突然增亮,是贮存在太阳大气内磁能突然释放的结果。俗称为‘太阳风暴’。耀斑的产生是磁场能量快速释放的结果。巨大的能量快速释放出来,猛烈爆发,形成了色球层的“增亮”。

太阳耀斑出现的频率不定,在太阳活跃时,可几日就出现一次。相反在太阳稳定时,整星期也未必出现一次。小型耀斑比大型耀斑较多出现。太阳的活动周期为11年,在活动高峰期时有特别多黑子出现,同时亦有较多耀斑出现。 一般认为发生在色球层中,所以又叫“色球爆发”。

耀斑的显著特征是辐射的品种繁多,不仅有可见光,还有射电波、紫外线、红外线、X射线和γ射线。

其主要观测特征是,日面上(常在黑子群上空)突然出现迅速发展的亮斑闪耀,其寿命仅在几分钟到几十分钟之间,亮度上升迅速,下降较慢。

耀斑_太阳耀斑 -成因


太阳耀斑

和地球的大气层一样,太阳大气层可以按照不同的高度和性质分成各个圈层。从内向外,依次是光球层、色球层和日冕层。太阳耀斑就发生在色球层上。

耀斑是在太阳的色球-日冕过渡层中发生的一种局部辐射突然增加的太阳活动。太阳上的等离子被加热至一千万度,电子、质子及一些重离子被加速到接近光速。这些离子发出的电磁波波段由电磁波谱上的长波微波至最短波长的γ射线。

大部分耀斑都出现在太阳活跃的区域如黑子附近,即是太阳表面磁场线露出日冕的部分。耀斑的能量主要来自于日冕突然释放的磁能。耀斑出现后,可以观察到亮度突然增加,射电波、紫外线、X射线流量也会猛增,有时还会发射高能的γ射线和高能带电粒子。耀斑所放出的X射线及紫外线可影响地球大气层中的电离层,破坏人类的电磁通讯。

耀斑在1859年被首次发现。

耀斑_太阳耀斑 -发生条件

当太阳黑子的磁场上存在另一个结构特殊的小规模磁场时,就会发生耀斑现象。

耀斑_太阳耀斑 -能量与辐射


太阳耀斑

能量相当于10万至100万次强火山爆发的总能量,或相当于上百亿枚百吨级氢弹的爆炸;而一次较大的耀斑爆发,在一二十分钟内可释放巨大能量,除了日面局部突然增亮的现象外,耀斑更主要表现在从射电波段直到X射线的辐射通量的突然增强;耀斑所发射的辐射种类繁多,除可见光外,有紫外线、X射线和γ射线,有红外线和射电辐射,还有冲击波和高能粒子流,甚至有能量特高的宇宙射线。

耀斑_太阳耀斑 -威力分级


太阳表面的一个活跃区放射出的超热带电气体――等离子体形成的巨环。

耀斑的强度是以光亮的亮度、面积的大小、产生辐射强弱等指标来划分。

太阳耀斑分为A、B、C、M、X五级,强度依次增加。其中M、X级耀斑爆发会给近地空间环境带来显著的影响。每级又分10档。

耀斑按面积分为4级,由1级至4级逐渐增强,一般把增亮面积超过3亿平方千米的称为耀斑,而面积小于3亿平方千米的则叫亚耀斑。

耀斑_太阳耀斑 -分类


太阳耀斑

随着不断的研究,天文学家将耀斑分为:

光学耀斑:发射可见光增强辐射,并可用单色光观测到。

X光耀斑:用X光观测到的。

白光耀斑:在白光照片上可以看到,这种耀斑极为罕见。

耀斑_太阳耀斑 -影响


太阳耀斑

耀斑向外辐射出的大量紫外线、X射线等,到达地球之后,就会严重干扰电离层对电波的吸收和反射作用,使得部分或全部短波无线电波被吸收掉,短波衰弱甚至完全中断。

耀斑对地球空间环境造成很大影响。太阳色球层中一声爆炸,地球大气层即刻出现缭绕余音。耀斑爆发时,发出大量的高能粒子到达地球轨道附近时,将会严重危及宇宙飞行器内的宇航员和仪器的安全。当耀斑辐射来到地球附近时,与大气分子发生剧烈碰撞,破坏电离层,使它失去反射无线电电波的功能。无线电通信尤其是短波通信,以及电视台、电台广播,会受到干扰甚至中断。耀斑发射的高能带电粒子流与地球高层大气作用,产生极光,并干扰地球磁场而引起磁暴。

此外,耀斑对气象和水文等方面也有着不同程度的直接或间接影响。正因为如此,人们对耀斑爆发的探测和预报的关切程度与日俱增,正在努力揭开耀斑迷宫的奥秘。

耀斑_太阳耀斑 -爆发时间

1989年袭击魁北克的耀斑造成近600万市民断电。

2003年10月底11月初,科学家目睹了一场有记录以来最大的太阳耀斑(solar flare)爆发。这些带电粒子大规模地倾泻而出,即使在地球以及地球周围的空间里也显而易见――这里距离源头整整有1.5亿千米远。在地球上,定期航班避开了高空航线,因为在那里,飞行员可能会遇到无线电通讯方面的问题,乘客和乘务人员可能吸收到的辐射剂量令人担忧。电网也不得不严格监控电涌(surge)。尽管有了这些努力,瑞典南部的5万户居民还是短暂地失去了电力供应。

2012年2月29日,科学家发出警告说,未来10年地球被太阳超级耀斑击中的概率高达12%,这将导致几万亿美元的经济损失。

2011年曾发生过一次X6.9级的耀斑爆发,是近5年来最为剧烈的一次。

2012年太阳也生一系列X级耀斑爆发,其中包括一次X5.4级的耀斑爆发。

太阳目前正逐渐接近其第24个活动高峰,本次活动周期大致从2008年前后开始,预计一直会延续到2019至2020年。

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