天文知识问答:什么是太阳黑子?

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什么是太阳黑子?

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太阳黑子是在太阳的光球层上发生的一种太阳活动,是太阳活动中最基本、最明显的一种。一般认为,太阳黑子实际上是太阳表面一种炽热气体的巨大旋涡,温度大约为4500摄氏度。因为其温度比太阳的光球层表面温度要低1000到2000摄氏度(光球层表面温度约为6000摄氏度),所以看上去像一些深暗色的斑点。太阳黑子很少单独活动,通常是成群出现。

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世界上最早的太阳黑子的记录是中国公元前140年前后成书的《淮南子》中记载的:“日中有鸟。”《汉书·五行志》中对公元前28年出现的黑子记载则更为详细:“河平元年,三月乙未,日出黄,有黑气大如钱,居日中央。”从汉朝的河平元年,到明朝崇祯年间,大约记载了100多次有明确日期的太阳黑子的活动。在这些记载中,人们对太阳黑子的形状、大小、位置甚至变化都有详细的记载。

你知道太阳黑子其实不黑吗?

黑子看上去是黑的,但它实际上并不黑,只是在耀眼的光球衬托下才显得暗淡无光。其实一个大黑子比满月发出的光要多得多,即使太阳整个圆面都布满了黑子,太阳依旧光彩照人,就像它离地平线不高时的情景一样。

一般来说,黑子的中心最黑,称为本影,周围淡的部分称为半影,本影的半径约为半影的2/5,一个典型黑子本影的平均温度约410K(热标位,而,1K等于1摄氏度),比周光球低1700K左右。美国天文学家海耳首先对黑子磁场进行测量,发现黑子的磁场很强,并且磁场强度与黑子表面积有关。小黑子的磁场强度约1000高斯,而大黑子可达3000 ~ 4000高斯,甚至更高。有人把黑子叫做日面上的“磁性岛屿”,由此人们很容易想到,黑子的黑与强磁场之间可能有某种联系。

1941年,比尔曼提出,黑子的变暗是由于强磁场抑制光球深处热量通过对流向上传输的作用造成的。这个解释很直观。后来柯林对此模型又进行了一些修正,认为黑子中还有一些对流,但比背景中的热量传递小得多。观测也证实了黑子中有较弱的对流。

这个理论得到了天文界的普遍承认,然而随着观测和研究的深入,比尔曼理论的破绽开始暴露出来了。按照他的说法,在黑子下面,对流被磁场抑制了,那么对流所输送的能量到哪里去了?

为此,美国天文学家帕克提出了一个崭新的论点。在磁场引起低温这一点上他和比尔曼是一致的。但他认为,磁场并没有抑制,而是大大促进了能量的传输。黑子的强磁场把绝大部分热量变换为磁流体波,磁流体波沿磁场传播,并带走了一部分能量,从而使黑子内部温度变低,同时又没有多余能量如何积累的问题。新理论比旧理论更加合理,但它还不是终极理论。

现在同学们了解什么是太阳黑子了吧?

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