黑子 耀斑和 太阳风 对地球的影响

【专家解说】：耀斑及黑子对地球的电离层、磁场和极区有显著的地球物理效应。 地球大气层在太阳辐射的紫外线、X射线等作用下形成电离层，无线电通讯的无线电波就是靠电离层的反射向远距离传播的。当太阳活动剧烈，特别是耀斑爆发时，在向阳的半球，太阳射来的强X射线、紫外线等，使电离层D层变厚，造成靠D层反射的长波增强，而靠E层、F层反射的短波却在穿过时被D层强烈吸收受到衰减甚至中断，如l970年11月5日长途台曾因此中断2小时；这被称为“电离层突然骚扰”。这些反应几乎与大耀斑的爆发同时出现，因为电磁波的传播速度就是光速，大约8分多钟即可由太阳到达地球表面，所以反应非常快。经过一段肘间以后耀斑产生的带电的高能粒子逐渐到达地球，它们受地球磁场的作用向地磁极两极运动，因而影响极区的电离层，造成高纬度地区的雷达和无线电通讯的骚扰，甚至中断。这被称为“极盖吸收”和“极光带吸收”，它的影响时间较长。 整个地球是一个大磁场。地球的北极是地磁场的磁南极，地球的南极是地磁场的磁北极。地极和磁极之间有大约11度的夹角，因此地球的周围充满了磁力线，不同的位置有不同的地磁强度。平时地磁受多方面的影响，会有不同程度的扰动，而影响最大的就是磁暴现象。磁暴一般发生在太阳耀斑爆发后20－40小时，它是地磁场的强烈扰动，磁场强度可以变化很大。这时太阳风速往往增加，并且向太阳一面的磁层顶面可由距地心8－11个地球半径被压缩到5－7个地球半径，磁暴的发生对人类活动，特别对与地磁有关的工作都会受到影响。 在磁暴发生时，高纬度地区常常伴有极光出现。极光常常出现于纬度靠近地磁极地区25度－30度的上空，离地面100－300千米，它是大气中的彩色发光现象，形状不一（见课本前彩图）。常出现极光的区域称为极光区。由于来自太阳活动区的带电高能粒子流到达地球，并在磁场作用下奔向极区，使极区高层大气分子或原子激发或电离而产生光。当太阳活动剧烈时，极光出现的次数也增大。 太阳活动与地球上气候变化的关系也是比较明显的，据统计，地面降水量的变化，也有11年、22年等的周期，另外地球高层大气的变化也与太阳活动相关。地震、水文、气象等多方面的研究都说明了太阳活动对地球的影响，关于这方面的物理机制还在研究中。 大耀斑出现时射出的高能量质子，对航天活动有极大的破坏性。高能质子达到地球附近肘，特别是容易到达无辐射带保护的极区，会影响极区飞行；如遇卫星则对卫星上的仪器设备有破坏作用；太阳能电地在高能质子的轰击下，性能会严重衰退以至不能工作；如遇在飞船外工作的宇航员将危及生命。。