極光與太陽活動有無直接關(guān)系

熱心網(wǎng)友：萬物生長靠太陽”，確實太陽對我們這些以太陽系的一顆行星－地球為家的人類來說是太重要了，太熟悉了，太親切了。它是太陽系的中心，在太陽系里它是“王者”，幾乎主宰了太陽系里的一切。然而在整個宇宙中它是那樣的不起眼，整個宇宙中像銀河系這樣的星系，大約有1000億個，而銀河系中的恒星大約有 1200億顆或更多，太陽不過是其中十分普通的一員。同在銀河系的牽牛星與織女星都比太陽大很多。 人類自有文明以來，不斷地探索認(rèn)識客觀世界，太陽也不例外，開始是把它作為神來崇拜，（我們中華民族的先民把自己的祖先炎帝尊為太陽神）。以后認(rèn)為天圓地方，再后認(rèn)識到地球是一個圓球，但長時期中認(rèn)為是宇宙的中心（從公元前到托勒密都主張地心說），直到16世紀(jì)哥白尼才創(chuàng)立了日心說，包括布魯諾、伽里略都因此而受到教廷的殘酷迫害。當(dāng)然以后證明太陽也不是宇宙的中心。但哥白尼等的貢獻(xiàn)是偉大的，根本動搖了歐洲中世紀(jì)宗教神學(xué)的理論基礎(chǔ)，恩格斯曾說：“從此自然科學(xué)便開始從神學(xué)中解放出來”。 我們的太陽系，除太陽而外，有九顆行星（這些行星周圍有幾十顆衛(wèi)星）、有無數(shù)的小行星還有相當(dāng)數(shù)量的彗星，太陽占了太陽系總質(zhì)量的98%以上（太陽的主要常數(shù)見附表）。太陽與地球的距離約1.5億千米，它的半徑約696，000，千米，是地球的100多倍，表面溫度約6000K，中心溫度大于 15,000,000K。太陽的構(gòu)造，大體上是（從里到外）核心、輻射層、對流層、光球、色球和日冕，我們通?？吹降氖撬墓馇?。 事物總是發(fā)展的變化的，有始也有終。據(jù)研究，太陽形成于50億年前，它的壽命還有50億年（是指主序星階段的結(jié)束）現(xiàn)在處于相對成熟穩(wěn)定的階段，有利于地球上生命的存在和發(fā)展。宇宙中不同質(zhì)量的恒星其演變歷程也有所不同，像地球這樣中等個頭的恒星，現(xiàn)在屬于黃矮星，幾十億年后將成為一顆紅巨星，最終成為白矮星乃至“熄滅”，地球是太陽系的一員，應(yīng)該是與太陽同呼吸共命運的。 太陽是一個巨大的核聚變反應(yīng)堆，主要是氫聚變?yōu)楹?，發(fā)出巨大的能量。以它的光芒照射著我們的太陽，是地球能量的主要來源，我們所感受到的太陽的存在，是它的輻射。太陽的輻射，主要是可見光，也有紅外線和紫外線，可見光占太陽輻射總量的50％，紅外線占43％。紫外區(qū)只占能量的7％。據(jù)粗略估計，太陽每分鐘向地球輸送的熱能大約是250億億卡，相當(dāng)于燃燒4億噸煙煤所產(chǎn)生的能量。平均日地距離時，在地球大氣層上界垂直于太陽輻射的單位表面積上所接受的太陽輻射能有1353w／m2，這是相當(dāng)可觀的，到達(dá)地球表面的輻射能則因大氣和塵埃的反射、折射有一定的衰減，并隨緯度的不同而有差異。煤炭和石油則是通過生物的化石形式保存下來的億萬年以前的太陽能，風(fēng)能、水力歸根結(jié)底也是太陽能的轉(zhuǎn)化形式。 生命起源需要能量，生命要維持和延續(xù)也需要能量。一定的溫度條件也是生物生存和延續(xù)所必需的，最低限度是水必須保持液態(tài)。太陽給我們帶來溫暖和光明，提供了必需的能量。如今對太陽能最主要的利用是通過植物的光合作用來實現(xiàn)的，營光合作用的生物是食物鏈的基礎(chǔ)。有資料表明地球上的植物每年固定了3× 1021焦耳的太陽能，相當(dāng)于人類全部能耗的10倍，合成近2000億噸有機(jī)物。對我們?nèi)祟悂碚f，通過光合作用不斷產(chǎn)生的有機(jī)物是太陽的最基本的恩賜。太陽輻射還能幫助我們推動地球上物質(zhì)的循環(huán)和流動。日光（紫外線）能殺滅許多有害的微生物，照射皮膚可以將我們攝入的一些營養(yǎng)成分轉(zhuǎn)化為我們所必需的維生素 D，幫助鈣的吸收利用。 當(dāng)今通過科學(xué)技術(shù)裝備，人們擴(kuò)大了對太陽能的直接或間接的利用。最簡單的是太陽能熱水器，再就是太陽能發(fā)電，用太陽能驅(qū)動車輛。日光被聚焦或能達(dá)到很高的溫度，現(xiàn)在世界上最大的拋物面型反射聚光器有9層樓高，總面積2500平方米，焦點溫度高達(dá)4000℃，許多金屬都可以被熔化。在地球上的化石能源逐漸趨于枯竭，并污染嚴(yán)重的情況下，科學(xué)家對安置在地面或太空中的太陽能電站寄予很大的期望。由于在高空的靜止軌道上每天可以有90％以上的時間受到陽光照射，并沒有大氣層的阻擋衰減，據(jù)計算每天能接收太陽能32 kW·h/m2，在上世紀(jì)70年代，美國NASA（美國國家航空和宇宙航行局）和能源部曾提出了一個空間太陽電站方案，在靜止軌道上部署60個發(fā)電能力各為500萬千瓦的太陽能電站，可以基本上滿足本國對電能的需要。日本有一個計劃，在若干年后將一枚發(fā)電能力為一百萬千瓦特的衛(wèi)星，送上距離地球表面約三萬六千公里的軌道。甚至還有科學(xué)家設(shè)想在月球上建立太陽能電站。我國的西藏、青海等地區(qū)，日照比較強(qiáng)，近年來地面的太陽能發(fā)電裝置發(fā)展較快。西藏平均海拔 4000米，是世界上離太陽最近的地方，空氣稀薄、透明度好、緯度低，年日照時數(shù)在3000小時左右，太陽能年輻射總量為每平方厘米185千卡以上，據(jù)測算去年西藏通過太陽能的開發(fā)利用年節(jié)能相當(dāng)12.7萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤、價值人民幣1億元左右。 然而太陽對我們也不是有百利而無一弊的，相對穩(wěn)定不等于不變，地球上許多地質(zhì)和氣象災(zāi)害都與太陽活動有關(guān)。大范圍來說地球的發(fā)展史上有過多次冰河期，每次冰河期地球氣候變冷，甚至導(dǎo)致生物物種的大量滅絕，一萬年前，最后一次冰河期結(jié)束，地球的氣候才相對穩(wěn)定在當(dāng)前人類習(xí)以為常的狀態(tài)。小范圍來說，約11.2年的太陽黑子周期，對地球的氣候等方面有相當(dāng)?shù)挠绊?。太陽風(fēng)也是一種太陽輻射，它是帶電粒子流；在太陽黑子、耀斑增多和日冕物質(zhì)噴發(fā)時，會使太陽風(fēng)大大增強(qiáng)，成為太陽風(fēng)暴，引起大氣電離層和地磁的變化，會嚴(yán)重干擾地球上無線電通訊及航天設(shè)備的正常工作，使衛(wèi)星上的精密電子儀器遭受損害，地面電力控制網(wǎng)絡(luò)發(fā)生混亂，甚至可能對航天飛機(jī)和空間站中宇航員的生命構(gòu)成威脅。2000年起，伴隨著太陽黑子的增多，太陽活動又一次進(jìn)入活躍期，2001年9月下旬太陽發(fā)生了一次強(qiáng)烈的X射線爆發(fā)和質(zhì)子爆發(fā)，達(dá)到正常流量的1 萬倍，對跨越極地地區(qū)的短波通信、廣播等會造成一定影響。2000年全球地震加劇與太陽風(fēng)暴影響地球磁場有關(guān)。有的科學(xué)家把太陽風(fēng)暴比喻為太陽打“噴嚏”，太陽一打“噴嚏”，地球往往會發(fā)“高燒”。 風(fēng)是好東西，空氣的流動可以使不同地區(qū)的空氣組成趨向均一，可以減少溫差，可以傳播花粉等等，但風(fēng)災(zāi)（龍卷風(fēng)、熱帶氣旋、臺風(fēng)－風(fēng)暴潮）往往造造成生命財產(chǎn)的巨大損失。雨也是我們所不可或缺的，但是頻繁的洪澇災(zāi)害，對人類正常的生產(chǎn)、生活破壞也是嚴(yán)重的。 人為的因素往往加劇自然災(zāi)害，除污染問題外，突出的是溫室效應(yīng)，大氣層中日益增多的二氧化碳、甲烷等能阻擋地球熱量的散發(fā)，如同溫室的塑料薄膜。近年來全球的政府機(jī)構(gòu)和科學(xué)家都十分關(guān)注全球氣候變暖的問題，據(jù)觀測從19世紀(jì)末開始全球平均氣溫上升了0.3~0.6℃，而且正在不斷加劇。大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為主要原因是大量溫室氣體排放造成的溫室效應(yīng)。20世紀(jì)的90年代，全球發(fā)生的重大氣象災(zāi)害比50年代多5倍，因此遭受的年均經(jīng)濟(jì)損失也從60年代的 40億美元飚升至290億美元。專家預(yù)言若不采取措施，在未來的一百年中全球平均氣溫可能上升1.4至5.8攝氏度，這將使極端天氣和氣候事件更為頻繁，嚴(yán)重威脅全球社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。氣候變暖將導(dǎo)致海平面升高。有一份由以3000名科學(xué)家的調(diào)查為基礎(chǔ)撰寫的報告，預(yù)言2010年，海平面將顯著上升。首當(dāng)其沖的是太平洋島國圖瓦盧，在過去十年里，海水已經(jīng)侵蝕了圖瓦盧1%的土地，如果地球環(huán)境繼續(xù)惡化，在五十年之內(nèi)，圖瓦盧九個小島將全部沒入海中，在世界地圖上將永遠(yuǎn)消失。而且，它變得無法居住的時間還會大大提前。為此圖瓦盧的領(lǐng)導(dǎo)人考慮可能要舉國動遷。據(jù)報道，美國皮尤全球氣候變化研究中心近期發(fā)表的一份研究報告估計說，到本世紀(jì)末全球氣溫的升高 ，使南北極的冰和高山的積雪、冰川不斷融化，將導(dǎo)致海平面升高 17-99 厘米。如果那樣，我國富庶的東南沿海將受嚴(yán)重影響。平均氣溫升高將顯著影響的物種分布，許多物種會加速滅絕，破壞生態(tài)環(huán)境。20世紀(jì)開始由于人類活動等原因，地球上空的臭氧層變薄并出現(xiàn)空洞，太陽輻射中的紫外線，失去阻擋，大量到達(dá)地面，人類和生物將因此而受到過強(qiáng)紫外線的傷害。 確實，我們?nèi)祟悰]有能力改變宇宙演化規(guī)律，沒有能力改變太陽這個龐然大物的生老病死和喜怒哀樂。有的科學(xué)家設(shè)想的地球人口過多或在遙遠(yuǎn)的將來地球環(huán)境變得不適合人類居住的時候，可以向其他星球移民。即使可能實現(xiàn)，也只是不得已的措施。在今天我們必須面對現(xiàn)實，必須進(jìn)一步深入地研究太陽，更多地了解它的實際和運動規(guī)律，趨利避害，更好地利用它，例如在太陽能的利用方面應(yīng)該還有許多可能，包括用生物技術(shù)改造藻類、植物的光合作用能力（現(xiàn)在的農(nóng)作物對光能的利用率一般只有百分之幾）。與此同時采取措施規(guī)避它的危害，加強(qiáng)對太陽活動的觀測，提高氣象、地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)報水平；特別要減少溫室氣體的排放，保護(hù)和恢復(fù)臭氧層。 參考資料： http://computer10.cbern.gov.cn/computer/upload/c2005/200525241480/taiyang7.htm

熱心網(wǎng)友：極光與太陽活動有關(guān):極光下邊界的高度，離地面不到100公里，極大發(fā)光處的高度約110公里左右，正常的最高邊界為300公里左右，在極端情況下可達(dá)1000公里以上。大多數(shù)極光出現(xiàn)在地球上空90---130千米處，但有些極光要高得多。1959年，一次北極光所測得的高度是160千米，寬度超過4800千米。在地平線上的城市燈光和高層建筑可能會妨礙我們看光，所以最佳的極光景象要在鄉(xiāng)間空曠地區(qū)才能觀察得到。在加拿大的丘吉爾城，一年在有300個夜晚能見到極光；而在羅里達(dá)州，一年平均只能見到4次左右。我國最北端的漠河，也是觀看極光的好地方。 　在太陽活動盛期，極光有時會延伸到中緯度地帶，例如，在美國，南到北緯40度處還曾見過北極光。極光有發(fā)光的帷幕狀、弧狀、帶狀和射線狀等多種形狀。發(fā)光均勻的弧狀極光是最穩(wěn)定的外形，有時能存留幾個小時而看不出明顯變化。然而，大多數(shù)其他形狀的極光通?？偸浅尸F(xiàn)出快速的變化?；畹暮驼郫B狀的極光的下邊緣輪廓通常都比上端更明顯。極光最后都朝地極方向退去，輝光射線逐漸消失在彌漫的白光天區(qū)?！　O光不僅是個光學(xué)現(xiàn)象，而且是無線電現(xiàn)象，可以用雷達(dá)進(jìn)行探測研究，它還會輻射出某些無線電波。有人還說，極光能發(fā)出各種各樣的聲音。極光不僅是科學(xué)研究的重要課題，它還直接影響到無線電通訊、長電纜通訊，以及長的管道和電力傳送線等許多實用工程項目。極光還可以影響到氣候，影響生物學(xué)過程。當(dāng)然，極光也還有許許多多沒有解開的謎?！　￠L期觀測統(tǒng)計結(jié)果顯示，極光最經(jīng)常出現(xiàn)的地方是南北地磁緯度67度附近的兩個環(huán)帶狀區(qū)域內(nèi)，分別稱為南極光區(qū)和北極光區(qū)。在極光區(qū)內(nèi)，差不多每天都會發(fā)生極光活動。在極光區(qū)所包圍的內(nèi)部區(qū)域，通常稱為極蓋區(qū)，在該區(qū)域內(nèi)，極光出現(xiàn)的機(jī)會反而比緯度較低的極光區(qū)來得少。在中低緯度地區(qū)，尤其是近赤道地區(qū)，很少出現(xiàn)極光，但并不是說完全觀測不到極光，只不過要數(shù)十年才難得遇到一次。1958年2月10日夜間的一次特大極光，在熱帶地區(qū)都能見到，而且顯示出鮮艷的紅色。這類極光往往與特大的太陽耀斑爆發(fā)和強(qiáng)烈的地球磁爆有關(guān)?！　≡诤涞臉O區(qū)，人們舉目了望夜空，常?？梢姷轿骞馐?、千姿百態(tài)、各式各樣形狀不同的極光。毫不夸大地說，在世界上簡直找不出完全一樣的極光形體來。從科學(xué)研究的角度，人們將極光按其形態(tài)特征分成五種：一是底邊整齊微微彎曲的圓弧狀極光?。ɑ蚍Q為弧狀極光）（圖1）；二是有彎扭折皺的飄帶狀極光帶（或稱為帶狀極光）（圖2）；三是如云朵一般的片朵狀極光片（或稱為片狀極光）（圖3）；四是像面紗一樣均勻的帳幔狀極光幔（或稱為幕狀極光）（圖4）；五是沿磁力線方向的射線狀極光冕（或稱為放射狀極光）（圖5）。極光形體的亮度變化也是很大的。從剛剛能看得見的銀河星云般的亮度，一直亮到滿月時的月球亮度。在強(qiáng)極光出現(xiàn)時，地面上物體的輪廓都能被照清楚，甚至?xí)粘鑫矬w的影子來。最為動人的當(dāng)然是極光運動所造成的瞬息萬變的奇妙景象。有些人形容事物變化得快時常說：「眼睛一眨，老母雞變成鴨?！箻O光可真是這個樣子。名符其實的翻手為云，覆手為雨，變化莫測，而這一切又往往發(fā)生在幾秒鐘或數(shù)分鐘之內(nèi)。極光的運動變化，是自然界這個魔術(shù)大師，以天空為舞臺演出的一出光的話劇，上下縱橫成百上千公里，甚至還存在近萬公里長的極光帶。這種宏偉壯觀的自然景象，好象沾了仙氣似的，頗具神秘氣氛。令人嘆為觀止的則是極光的色彩，早已不足以用五顏六色去描繪。說到底，它的本色不外乎紅、綠、紫、藍(lán)、白、黃，可是大自然這一超級畫家用出神入化的手法，將深淺濃淡、隱顯明暗搭配組合，一下子變成天際的萬花筒啦！這些色彩完全掌控在高層大氣的氣體成份，氧和氮是最重要的主角。根據(jù)非正式的統(tǒng)計，目前能清楚分辨的極光色調(diào)已達(dá)一百六十余種?！　「鶕?jù)近年來關(guān)于極光分布情況的研究，極光區(qū)的形狀不是以地磁極為中心的圓環(huán)狀，而是更像卵形。太陽風(fēng)帶來的極光　　產(chǎn)生極光的原因是來自大氣外的高能粒子（電子和質(zhì)子）撞擊高層大氣中的原子的作用。這種相互作用常發(fā)生在地球磁極周圍區(qū)域?，F(xiàn)在所知，作為太陽風(fēng)的一部分荷電粒子在到達(dá)地球附近時，被地球磁場俘獲，并使其朝向磁極下落。它們與氧和氮的原子碰撞，擊走電子，使之成為激發(fā)態(tài)的離子，這些離子發(fā)射不同波長的輻射，產(chǎn)生出紅、綠或藍(lán)等色的極光特征色彩?！　≡斐蓸O光動態(tài)變化的機(jī)制尚示完全明了。 在太陽創(chuàng)造的諸如光和熱等形式的能量中，有一種能量被稱為"太陽風(fēng)"。這是一束可以覆蓋地球的強(qiáng)大的帶電亞原子顆粒流，該太陽風(fēng)在地球上空環(huán)繞地球流動，以大約每秒400公里的速度撞擊地球磁場，磁場使該顆粒流偏向地磁極，從而導(dǎo)致帶電顆粒與地球上層大氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成極光。在南極地區(qū)形成的叫南極光。在北極地區(qū)同樣可看到這一現(xiàn)象，一般稱之為北極光。