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太阳风波:周期性变化与气候联系的记录

时间:2023-10-11 理论教育 版权反馈
【摘要】:天文学家的记录表明,太阳上的黑子也是从极多到极少,再从极少到极多周期性地变化的,每一个周期恰好也是11年左右!太阳上发生的事情一定与地球的气候有着某种联系。然而,这在太阳上不过是“风乍起,吹皱一池春水”,黑子的出现才是风暴的到来。太阳上的风波不只是给气候带来影响。耀斑在太阳色球层爆发,这时太阳发出了更多的光

太阳风波:周期性变化与气候联系的记录

1959年的天气很坏,暴雨台风、干旱在世界各地屡屡出现。

在北京,从7月下旬到8月中旬,几乎天天下大雨,广东、华北、东北南部、台湾、西藏都先后发了大水;在国外,巴基斯坦、克什米尔、印度、日本、巴西、德国、奥地利都暴雨成灾,奥地利的一次暴雨竟下了四十多个小时。

与此同时,另一些地方却经常是烈日当空,久旱望云霓。我国关中盆地和黄河下游以南、南岭和武夷山以北的地区,遭受了少有的干旱,连黄梅时节也变成了艳阳天;在国外,西欧的干旱也很严重。

总之,这一年的气候有些反常。那么第二年呢?

1960年,北京天文台筹备处测到了太阳表面出现了一大群黑子,面积和38个地球相当。4月1日,在黑子群中又两次出现了耀斑。这些现象预示着气候可能继续反常。

为什么这样说呢?太阳远离地球约15000万千米,这不是有点风马牛不相及么?然而许多事实证明,确有某种联系。1959年便是太阳黑子特别多的一年,7月10日和14日,南京紫金山天文台也两次观测到黑子群中出现耀斑。

许多事件表明,每当太阳黑子很多或是出现耀斑的时候(耀斑常在黑子多处出现),地球上气候总是出现异常。1957年6月2日,太阳上出现了一个特别明亮的耀斑,此后不久,西欧遭遇了空前的热浪,伦敦球场的看台热得可以煎鸡蛋;而北京在1959年7月30日下的大暴雨,在1883年也曾有过,那年太阳上的黑子也很多;1958年年初,西欧受到猛烈的暴雪袭击,这样的暴雪在1947年也曾发生过,而这两年又都是太阳黑子很多的年份。

个别的例子还不能说明问题,也不一定可靠,但是树木的年轮所作的记录提供了有力的证据。

我们知道,气候暖、雨水多,树木就长得快,那一年它的年轮也一定比较宽,在相反的条件下便比较窄,年轮的宽窄反映了气候的变化。有人搜集了上千段树木来研究,发现它们的年轮是从窄到宽,再从宽到窄周期性地变化的,每一个周期大约是11年。

天文学家的记录表明,太阳上的黑子也是从极多到极少,再从极少到极多周期性地变化的,每一个周期恰好也是11年左右!

太阳上发生的事情一定与地球的气候有着某种联系。

“海内存知己,天涯若比邻。”太阳正是我们的知己,虽然相隔很远,但我们时刻能感到它的温暖。它是地球上光和热的源泉,是天气的主人、生命的原动力。太阳上的风波怎能不影响到地球?但是,我们往往把太阳当作不变的“长明灯”,似乎天天都发出同样多的光和热,因而虽然气候有了很大的变化,还是会忽略太阳的影响,只从地球本身找原因,这当然得不到圆满的答案,因为太阳上经常是一波未平一波又起,从来没有停止过运动变化,正像罗蒙诺索夫在两百多年前所描述的,那便是:

火焰的浪涛急速翻滚,

汪洋的火海一望无边。(www.xing528.com)

太阳表面的温度大约有5800度(绝对温度,下同),任何物质在这里都变成了气体。这里的气体很轻,轻到20万立方米气体的质量才1千克;从太阳表面深入约70千米,到达太阳的中心,这里温度更高,高到1500万度!也有人认为是1200—1300万度。但是中心的压力也更大,是地球海面上大气压力的3400亿倍。气体变密了,同样是20万立方米的气体,质量有18亿千克,这样一团高热的气体,内外又如此不平衡,怎能平静无波?

通过望远镜,我们可以观测到太阳表面明暗相间,好像铺满了米粒,这是灼热的气体海洋掀起的波涛,明亮的米粒就是波峰,一个米粒的面积竟可以有青海省那样大甚至更大,它们迅速地出现和消失,可以想见这宏伟的波涛是多么汹涌。然而,这在太阳上不过是“风乍起,吹皱一池春水”,黑子的出现才是风暴的到来。

黑子是风暴卷起的旋涡,旋涡中物质运动的速度达到每秒1000—2000米(而地球上每秒30米左右的大风就已经非常罕见)。漩涡中的温度比周围低,所以显得黑,中心更黑,温度仍有4000度左右。风暴不可能长期在某处存在,因而黑子的寿命多数不到一天,也有能维持几个月到一年的,个别的能存在18个月。

黑子的活动可谓剧烈了,然而和耀斑爆发比较起来,又不过是小巫见大巫了。耀斑是在太阳色球层中出现的爆发现象:从地球上望去,太阳表面有一块地方突然变得特别明亮。色球层在日全食时可以看到,这是太阳表面艳红色的一层,经常吐出许多火焰,好像跳动的火苗。耀斑所发出的能量极大,在几分钟的短暂时间内,它能发出相当于100亿颗百万吨级氢弹的能量,能使太阳表面气流的运动速度达到每秒数百千米,浪头掀至数十千米乃至上万千米高。但是,耀斑的寿命很短,最短的只有10—20分钟,最长也不过几小时,同时,它并不经常出现。

黑子、耀斑出现,太阳发出了更多的光和热,这个变化对太阳来说是极微小的。虽然黑子群和耀斑的面积可以比地球的表面积大几十倍,但仍仅占太阳表面积的千分之几,因此,增加的光、热有限,有的科学家认为不超过1%。不过这已足以引起地球上气候的变化,特别当黑子、耀斑恰好对准地球的时候,就像探照灯照准了目标一样,影响就更大。特别受影响的是地上20—25千米高处的大气,那里的臭氧特别多,臭氧能够吸收紫外线,而黑子、耀斑能使太阳发射出的紫外线增加很多,于是高空气流变暖了,大气内原来的秩序也被破坏了,气流“疯”了似的违反常规运动,造成了种种灾难性的气候。总的来说,此时地球要比平时暖和些,雨水也多一些,植物的生长因而加快,这就是我们为前面许多问题找到的答案。

太阳上的风波不只是给气候带来影响。1937年8月19日,著名的飞行员齐卡洛夫在飞越北极前往美国的途中,突然遇到这种突发的事件。磁针狂乱地摇摆跳动,再靠它定方向是不行了。由于飞机和地面的无线电联系中断,许多航行仪器的工作也不正常,飞机盲目飞行了很长一段时间。幸亏齐卡洛夫和他的伙伴们机智英勇、经验丰富,最终脱离了险境。他们这回遇险,也是在太阳耀斑爆发以后。

在耀斑爆发后,有线电报、电话有时也会失灵,甚至高压电线也遭到破坏,与此同时,在高纬地区,许多地方能看到美丽多彩的极光

为什么会出现这些反常现象呢?

这得从磁针为什么会在这时迷失方向说起。磁针总指着南方,是因为地球具有磁性,地磁两极的强大磁力吸引着磁针的两端,地球周围的空间,在一定范围内都受到磁力的作用,形成地磁场。

耀斑在太阳色球层爆发,这时太阳发出了更多的光和热,所以看起来特别明亮,黑子大量出现也是太阳强烈活动造成的。它们都能使太阳发射出更多的可见光、紫外线和带电微粒等,冲向地球。那些带电微粒以每秒1000千米以上的速度冲入大气层,并在大气中运行,形成一股电流,能使它经过的空间具有磁性,形成磁场。这样,地球原有的磁场便受到新磁场的干扰,因而秩序大乱,指南针无所适从了,这种现象叫作磁暴。

带电微粒和紫外线闯进大气层,不只是引起地球磁场的变化,还会使电离层失去原有的反射无线电短波的作用,于是无线电通信就中断了。极光的发生,则是带电微粒与地球的稀薄的大气相碰撞的结果。

虽然磁暴延续的时间不长,但也给我们带来了很大的不便,特别对于军事行动影响更大。因此,我们需要加强对它的研究,掌握它的规律,做到能准确地预报磁暴的来临。

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