高中的研究性學習：太陽黑子對人類的影響
太陽黑子對人類的影響說起太陽黑子這個名詞，大家一定不會陌生，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，人們對宇宙的探索也慢慢深入，太陽黑子這一神秘現(xiàn)象也越來越引起人們的注目。各大媒體對太陽黑子的活動也越加的感興趣，一時間，太陽黑子被人們當做議論的焦點，然而太陽黑子真有這么神秘，如此的神乎其神嗎？讓我們來揭開它神秘的面紗。何為太陽黑子？ 太陽黑子是太陽表面上的氣體旋渦，溫度比鄰近的區(qū)域稍低，看上去就象一些深暗色的斑點。據(jù)觀測形成太陽黑子的氣體旋渦中心深達100公里，內(nèi)部物質(zhì)的運動達每秒2000米。太陽黑子具有明顯的11年盛衰周期，而這種周期性活動常使地球上發(fā)生一些神奇的反常現(xiàn)象。太陽黑子由暗黑的本影和在其周圍的半影組成，形狀變化很大，最小的黑子直徑只有幾百公里，沒有半影， 而最大的黑子直徑比地球的直徑還大幾倍。太陽黑子是由于周圍明亮光球背景的反襯才顯的暗黑，實際上它們 的溫度達3800K，比融化的鎢還亮熱。黑子的重要特性是它們的磁場強度，黑子越大，磁場強度越高，大黑子 的磁場強度可達4000高斯。太陽黑子活動呈周期出現(xiàn)，兩次極大間的間隔平均為11.2年，疊加有一個為期80年 的低幅度的周期。在黑子群周圍常出現(xiàn)耀斑，發(fā)出的輻射和粒子同地球磁場和電離層相互作用會使地球上的短 波無線電通訊中斷并出現(xiàn)極光。太陽黑子的復(fù)雜性和對地球的強烈影響致使我們不得不對他進行研究與觀測，科學家們對其真正的特性和規(guī)律已經(jīng)有所了解。太陽黑子時對地球的影響是非常大的，它與我們的生活有著密切的聯(lián)系，2000年太陽活動的極大年，因為其主要的活動強弱呈11年的周期性變化，所以2000年又稱作第23周期太陽活動年；太陽活動呈周期性變化是由施瓦貝首次發(fā)現(xiàn)的，R?沃欠夫進行推算從而得出了11年的周期時性；其實，太陽黑子不反呈11年周期的變化，還有22年的周期，這是海耳在研究黑子群磁場極性分布時發(fā)現(xiàn)的，因此也能為"磁周"或"海耳定律，"還有格萊斯堡等人發(fā)現(xiàn)的80年周期。太陽黑子的蒙德極小期等等。地球上的氣候狀況、植物生長、水文現(xiàn)象以及地震活動乃至全球性的流感發(fā)生等，都具有11年的周期變化。最新研究表明，人類的發(fā)明創(chuàng)造也與太陽黑子的周期活動有關(guān)。俄羅斯科學家伊德里斯教授通過對理論物理的發(fā)展進行深入研究后證明，科學創(chuàng)見確有一定的規(guī)律。以愛因斯坦為例，他在物理學上的4次重大突破，時間分別是1905年、1916年、1927年、1938年，其周期恰為11年，而且這4年又都是太陽黑子的高峰年。不僅如此，藝術(shù)才能也受太陽黑子活動的影響。18世紀至19世紀的50名作曲家的創(chuàng)作高峰幾乎都同太陽黑子活動高峰一致，他們都是在太陽黑子活動的高峰年代寫出了自己的傳世之作。雖然太陽黑子也許能夠刺激到某些人的創(chuàng)作靈感，可是不能否認的是，太陽黑子對我們的日常的人類生活有著很大的影響， 并且大多是負面而非正面的。美國“國家海洋大氣管理局（NOAA）”的官員警告說，太陽活動即將進入11年一個循環(huán)周期中的“極大年”。美國政府官員預(yù)計，全美的通訊系統(tǒng)和能源設(shè)施可能遭到持續(xù)數(shù)月的太陽風暴的襲擊。按大氣和海洋科學家的話說，太陽活動的“極大年”會引發(fā)太空風暴、強輻射流和極光等，對現(xiàn)有的GPS全球定位系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)通訊設(shè)施和其它基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成沖擊。例如1989年爆發(fā)的地磁風暴就曾經(jīng)使魁北克省的電力供應(yīng)超載，使得政府不得不采取燈火管制。城市中的交通事故或許與太陽黑子爆發(fā)存在某種關(guān)系。專家從一組統(tǒng)計數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，在太陽黑子活躍的時段，交通事故也相應(yīng)有所增加。中科院紫金山天文臺與武漢大學醫(yī)學院專家，聯(lián)合對此課題作了研究。他們對1955年至2000年武漢市交通事故的發(fā)生情況與同期出現(xiàn)的5個太陽黑子活動周期作了比較分析。研究發(fā)現(xiàn)，每逢太陽黑子相對數(shù)上升階段，武漢市交通事故的發(fā)生次數(shù)就出現(xiàn)猛增趨勢，傷亡 人數(shù)也顯著增多。早在1993年，他們曾預(yù)測：進入第23個太陽活動周期初期，即1997年前后，武漢市交通事故將再次出現(xiàn)猛增趨勢。交通部門的統(tǒng)計資料顯示，該年武漢市交通事故次數(shù)和傷、亡人數(shù)分別比1996年增加了11．84％、22．09％和7．8％。為什么會有如此巧合呢？專家分析，在太陽活動高峰期，太陽高能粒子流和電磁輻射使地球磁場發(fā)生劇烈變化，引起大氣環(huán)流和人體磁場出現(xiàn)異常，由此導致人體神經(jīng)系統(tǒng)反應(yīng)能力下降，駕駛行為出錯率上升，交通事故因此明顯增多。專家認為，有些心血管病人對太陽黑子劇烈活動引起的電離層磁擾動比較敏感，太陽風暴可能使他們的病情加重。此外，在特大的太陽風暴襲擊時，如果坐高空飛機，有可能會受到X射線的過度照射，有人計算，這相當于一個人在一小時做100次X光透視?，F(xiàn)在對太陽黑子的研究，正處于觀察結(jié)果，隨著研究的發(fā)展，人們將一定能夠進一步的了解并解決太陽黑子對人類的研究，并且基于這一點而更好的了解整個宇宙，人類在從整個宇宙系統(tǒng)上來看是極其脆弱的，一次宇宙中司空見慣的小小爆炸就有可能導致整個人類的滅亡，也正因為此，人類對宇宙的探索和研究是至關(guān)重要的，我們只有在不斷的探索中讓自己堅強起來，有能力也去保護我們的地球
中國氣象局國家空間天氣監(jiān)測預(yù)警中心監(jiān)測顯示，15日上午10時左右，太陽黑子活動區(qū)爆發(fā)了一次X2.2級耀斑。本次耀斑的爆發(fā)引起了中國上空的電離層突然騷擾，對短波通信構(gòu)成影響。這是近4年來最大級別的耀斑爆發(fā)。
9時56分，中國氣象局國家空間天氣監(jiān)測預(yù)警中心監(jiān)測到太陽黑子活動區(qū)(活動區(qū)11158)爆發(fā)了一次X2.2級耀斑，并伴有II型和IV型射電暴。耀斑會導致地球日照面的短波信號衰減甚至中斷，本次耀斑對中國南方地區(qū)的短波通訊造成了一定影響。
在此之前，2月14日凌晨，該活動區(qū)曾爆發(fā)了一次M6.6級耀斑，太陽射電流量也達到第24太陽活動周的新高。但是耀斑后未見顯著的太陽風暴征兆，對地球影響不大。
太陽耀斑是一種最劇烈的太陽活動。周期約為11年。其壽命僅在幾分鐘到幾十分鐘之間，其亮度迅速上升至極大，然后緩慢減弱，是強太陽風暴事件的重要標志。隨著太陽活動高年的來臨，太陽活動水平的升高速度在不斷加快，太陽表面出現(xiàn)復(fù)雜黑子群的頻率越來越高，太陽爆發(fā)事件也將更加頻繁。
太陽耀斑是太陽色球?qū)幽承﹨^(qū)域突然增亮的現(xiàn)象，是最劇烈的太陽活動。15日的太陽耀斑是信息通信研究機構(gòu)研究人員利用地面的射電望遠鏡觀測時首先發(fā)現(xiàn)的，后來利用光學望遠鏡進行了確認。
該機構(gòu)警告說，爆發(fā)釋放的大量等離子體最早將于17日到達地球周圍。在此后的數(shù)天時間里，地球磁場和上空的電離層將出現(xiàn)紊亂，不僅衛(wèi)星廣播信號將受到干擾，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)也有可能出現(xiàn)誤差。
太陽耀斑約以11年為一個活動周期，近幾年來其活動一直較弱。此次巨大的太陽耀斑爆發(fā)是2006年12月以來第一次如此規(guī)模的爆發(fā)，被認為是太陽活動再次活躍起來的征兆。
信息通信研究機構(gòu)研究員長妻努說，政府和通信公司應(yīng)該事前研究采取措施，確保即使發(fā)生通信障礙，也能夠盡快恢復(fù)。
近日手機通訊可能突然中斷
“從今天至明后幾天，地球上的手機通訊可能會受到干擾。出現(xiàn)突然中斷或是有噪音的情況?！贬槍Φ?4個太陽活動周期開始后，首次爆發(fā)的X級別耀斑將對地球產(chǎn)生的影響，中國科學院紫金山天文臺從事太陽物理研究的研究員寧宗軍16日接受記者采訪時這樣解釋。
寧宗軍說。“本月14日，出現(xiàn)了一個M6.6級耀斑，在隨后的24小時內(nèi)，接連產(chǎn)生很多次C級到M級光斑，15日上午9時許，我們觀測到一個達到X2.2級別的耀斑正向地球而來。將在2到3天內(nèi)產(chǎn)生較強的對地效應(yīng)。”寧宗軍指著電腦上SDO衛(wèi)星觀測圖像向記者解釋。
據(jù)了解，這是第24太陽活動周開始以來的第一次X級耀斑，也是本次太陽活動周迄今最大級別的耀斑爆發(fā)。
太陽活動周期，是太陽黑子數(shù)及其他現(xiàn)象的準周期變化，大約11年為一個周期。伴隨著黑子群，將會有不同級別的日冕物質(zhì)拋射(耀斑)現(xiàn)象。根據(jù)預(yù)測，第24太陽活動周期從2008年12月開始，2013年左右至峰值，其后，太陽黑子將逐漸減少。
耀斑發(fā)生后，大量高能帶電粒子和強烈的電磁輻射被拋射出來。如果正向地球的方向。將會影響地球空間環(huán)境，干擾地球磁場和高空電離層。使得短波無線通訊信號中斷，軍用，民用航空通信，全球定位系統(tǒng)信號，甚至手機和銀行自動取款機都有可能受到干擾，影響人們的正常生活和生產(chǎn)活動。2003年10月底，科學家目睹了一場有記錄以來最大的太陽耀斑爆發(fā)。耀斑級別達到X28。致使瑞典南部的5萬戶居民短暫失去電力供應(yīng)。而就在此間，記者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，手機通訊過程中會出現(xiàn)中斷的現(xiàn)象。
“我們把日冕物質(zhì)拋射的級別分為A、B、C、M、X五個級別，其中A為最小級別，X為最大級別”。寧宗軍表示：“此次日冕物質(zhì)拋射對地球的影響不會很嚴重。從目前來看，太陽黑子的活動才開始頻繁。今天在衛(wèi)星圖像上仍能看到八個以上的黑子群。未來仍有可能爆發(fā)X級以上耀斑?！?/p>
對于第24太陽活動周期峰值時，是否會有不可預(yù)計規(guī)模的太陽風暴襲擊地球，是否會給地球帶來無法預(yù)計的磁暴災(zāi)難。寧宗軍表示“應(yīng)該不會?！睋?jù)他介紹，根據(jù)過去一百多年對太陽黑子活動的觀測和記錄分析，第24太陽活動周期太陽黑子極大數(shù)值應(yīng)該在70個左右。而這個數(shù)值僅為上一個也就是2003年第23太陽活動周期峰值的一半，“因此大家不必恐慌”。
