魔兵传奇多洛丝裸体图:为什么太阳有黑子

为什么会有太阳黑子和太阳风等现象

广东省气象台 原创作者： 李开乐

大家已经知道，太阳有黑子、耀斑、日冕、太阳风、日珥等现象，至于为什么会有这些现象，就都说不清楚了。本文的目的在于较深入论及这些现象的产生原因，并非为了描述它们。

1、 太阳现情况简介

在谈及逐个太阳现象之前，我们先简单介绍一下太阳情况。附图是笔者根据有关资料粗画出来的太阳情况简单示意图。简要地说，太阳本体的半径69.6万公里，分三层，从里到外分别称为日核、辐射区、对流层。太阳实体之外是大气层，也可分三层，从里到外分别为光球、色球、日冕。本文将要着重介绍的就是发生在太阳各个大气层中的一些现象。根据有关资料介绍，各个圈层的情况大致如下。

日核——位于太阳的球心部位，半径约占太阳半径的0.15倍，强烈的热核反应都在这里发生，温度高达1500万—2000万度。

辐射区——占太阳半径0.15—0.86倍之间的区域，温度70万度。

对流层——是太阳半径0.86倍以外的圈层，常处于强烈的上下对流状态。

光球——在对流层之上，属太阳“大气层”底层，厚度约500公里，底部温度6000度，上层温度4500度。

色球——又在光球层之上，厚度是光球层的4倍，约2000公里，气体稀薄，底部温度5000度，顶部温度几万度。

日冕——可视为太阳“大气层”的最外层，它延伸至几倍到十几倍太阳直径不固定，温度约200万度。

2、 太阳黑子的由来

大家知道，太阳是个大火球，光芒四射，人眼不敢直视，又何来黑子呢？所谓黑子，根据现代仪器的观测，是指一些大至上十万公里直径的大黑点遮盖在太阳表面并漂移着，而且成双成对出现，两者的磁场又完全相反。为什么有这种现象呢？这正是地球人所共同渴望求知的问题。

笔者认为，太阳黑子实际上应该是太阳内部爆发出来的大团黑烟雾。众所周知，原子弹、氢弹爆炸的时候总有一朵蘑菇云，火山爆发也有蘑菇云。太阳内部激烈的热核反应所积聚的能量到一定时候总要像地球的火山一样通过表面爆发出来。太阳发生爆发时，大蘑菇云——太阳黑子就跟着产生了，不过，太阳的爆发肯定要比氢弹爆炸或者地球火山爆发强烈亿万倍。大家知道，流速越大，压强越小。由于烟雾是从太阳内部猛冲出来的，这就带动了烟雾气流周围的太阳表面空气向中心辐合并一起冲向太阳上空。在太阳自转所生成的科里奥利力作用下，这种强烈辐合上升的流场就会像地球上的台风或龙卷风一样，急速旋转起来。再者，由于太阳内部热核反应的结果既使喷出来的气体、烟雾十分高温，而且在它们冲出太阳表面之前就已经全面发生电离。带不同性质电荷的物质的异向集聚又必然使一些烟雾气流完全带了正电，另一些烟雾气流却完全带了负电。这样，带了电而急速旋转上升的烟雾气流实际上就变成了一股强大的螺旋电流，于是乎，强烈的磁场也产生了。带电不同，磁场也跟着不同。一般地说，对电离物质做分离、挑拣工作的地方肯定位于热核反应的中心区域或气流排放路径附近，所以，既然在某一地点造成了带正电的烟气冲发出来，那末，在其不远的地方就必然会形成另一股带负电的烟气也冲发出来。这样一来，太阳黑子的出现就必定是成双成对，两者电场和磁场的性质完全相反，它们其实都是同一个热核反应中心工厂在同一时间里所打造出来的产物。根据电、磁场之间的关系法则，可以推论出这两个黑子的磁力线平行向上，因性质相反，到了上空肯定就会相吸引在一起变成马蹄形磁场。

另外，由于太阳的自转离心效应（另文论述），太阳低纬度地带的温度就会比两极附近温度高得多，且内部流体的上升对流主要出现在低纬度地带，这就是为什么绝大多数黑子都出现在太阳纬度+8— +48度和-8— -48度之间的道理。 地球也自转，所以地球上的台风、龙卷风、温带气旋也差不多都出现在上述纬度范围内。

3、 解剖一下太阳耀斑

一般地说，没有太阳黑子，就不会有太阳耀斑，两者关系密切，却情况不同。

黑子是先兆，是先头兵打前站，耀斑才是主力部队的到来。黑子可以存活上月、上年之久，耀斑却只维持几分钟到几十分钟。黑子是长时间的行军布阵，是量变的表征，耀斑却是短暂的激烈决战，是质变的亮相。氢弹爆炸时,我们看到烟雾包裹在蘑菇云的四周，而从蘑菇云顶端不时冒出来的是火团，那才是真正的高温区。火山爆发也一样，先有烟气，后有火红的岩浆。其实，太阳的爆发道理也一样，总是分阶段发生的，先冒出烟气，再有来之太阳深处的浆液和高温气体等真家伙。真家伙登场也并不象部队行军那样排长龙，而更像修路工人爆山洞，一响过后再一响。从2001年4月初报纸上公布出来的太阳活动情况可知，“耀斑是太阳表面的激烈爆炸现象，它在几分钟之内可把物体加热到几百万度，释放出有如10亿个兆吨级TNT炸弹威力的巨大能量”。其实，并不是它“把物体加热到几百万度”，而是它本身就是来之于太阳深处日核附近的高温物质。在第1小节的情况简介中已知太阳实体的辐射区内也只有70万度，以此足以充分证明只有从日核才可能喷射出几百万度的物质来。太阳日核附近1、2千万度，耀斑本身几百万度就一点也不奇怪了。太阳耀斑是日面上最激烈的活动现象，它放出强烈的电波和X射线，喷发出大量的高能粒子。一个耀斑在十几分钟内就可释放出相当于几千万座大型地球火山喷发的能量。若不是从太阳深处的爆炸冲发出来，绝无如此强烈的能量和高温。

4、 解开日冕的谜底

我们重新注意一下第1小节中所介绍的如下内容。太阳光球属太阳“大气层”底层，厚度约500公里，底部温度6000度，上层温度4500度。色球在光球层之上，厚度约2000公里，底部温度5000度，顶部温度几万度。日冕可视为太阳“大气层”的最外层，它延伸至几倍到十几倍太阳直径不固定，温度约200万度。

奇怪！太阳的大气层是越往高空就温度越高，真是典型的温度倒挂。为什么空气越稀薄却温度越高呢？地球人至今都迷惑不解。笔者细想之下，道理其实很简单。

太阳的爆发过程，按顺序来说，给我们能见得到的表面现象应该是，先有黑子，后有耀斑，再有日冕。经过耀斑这个主力部队的激烈作战之后，留下了一片广阔的战场，那就是日冕了。日冕实际上是在光球、色球这两层太阳正常的大气圈层之上的某个地方又戴上了一顶高帽子，是太阳爆发时才有的特别现象。日冕在太阳大气最外层一直延伸至几倍到十几倍太阳直径，温度约200万度。可见这片战场既大，且热。太阳实体的辐射区内也只有70万度，显然这个200万度完全是从日核中带出来的。太阳从日核深处发生爆炸后冲出了强大的气流，所带出的烟雾（黑子）虽然也滚滚向上，但只能在光球（厚度500公里）范围内活动，难以被带到更高的地方。可是，在发生耀斑的真正决战时刻，上冲气流的上冲力会增强到了最大限度，它会抛开烟雾，冲垮了黑子的马蹄形磁场，继续上冲云霄。这股气流在光球层中激烈亮了相（耀斑）之后，穿过色球（厚度2000公里），又再上冲近千万公里，一直冲至日冕顶部。原本就来自日核附近的这股气流温度很高，色球顶部受到辐射、对流等影响，温度也升至几万度。从日核附近一直来到日冕的气体是在上升减压过程中由1500―2000万度通过气体膨胀而逐渐降温的。尽管来到日冕的地方温度已经降至200万度，但相对于色球的几万度和光球的几千度来说，还是使太阳大气显得温度倒挂了。从太阳深层往上冲出来的气体，除了高温之外，肯定全部都是些高压的气体，到了太阳高空几百万公里以上的日冕范围内，由于周围环境气压低得多，肯定要迅速膨胀，所以就将日冕这片战场扩展得很大，这也是不难理解的。

5、 太阳风是怎样吹出来的

地面上的风平行于地面吹，可是我们所讲的太阳风是指从日冕顶部垂直于太阳表面往外喷射出来的高速粒子流。并不是太阳上没有平行于日面的风，相信那种风绝对不会比地面弱，只因为我们首先关心的是影响到我们地球的这种高速粒子流，所以才将它代称为风的，而对那些平行于日面的风却暂且不去说它罢了。

太阳爆发所产生的高压高温上冲气流从日面至日冕一直上冲了上千万公里。一方面由于流速大造成了压强小，四周的空气会不断被吸进了气流里。另一方面，在太阳自转所产生的科里奥利力的作用下，四周被吸进了上冲气流的空气会使这股气流并不是老老实实直溜溜升上去的，而是会像地面的台风或龙卷风环流一样，高速旋转着翻滚向上。更甚的是这支气流在太阳深层的热核反应大工厂里早就被打造成了全阴性或全阳性的带电粒子群，所以在高速旋转上升的过程中就变成了一股非常强大的螺旋电流，从而又产生了十分强烈的磁力线垂直于太阳表面的磁场。这股直射出来的磁力线的四周部分由于太阳表面异性磁场的相互吸引作用肯定会先后逐渐弯回到了太阳表面，但中间部分就直指太空了。这磁力线直指太空的中间部分的日冕顶端区域就称为冕洞，太阳风正是从这个冕洞喷发出来的，所以，太阳风中既有大量的高速带电粒子流，又有强烈的磁力线放射出来。显然，正是这种电磁场结构造就了一种天生的电磁输送通道，才把带电粒子和磁力线送得那么远，一直送到冥王星公转半径3、4倍远以外的地方去。肯定地说，当初地球大爆发而喷射出月球时（见“月球的诞生”）也必定采用了这种办法，也会在喷射出月球之前先造就了一个强有力的电磁输送通道。我们地球人发射卫星和宇宙飞行物时，如果也能学会这种办法那该多好。

综合黑子、耀斑、日冕、太阳风这几种太阳活动现象可知，先有黑子之后，才可能有耀斑（也不一定有）。有了耀斑就必定会顺着其上部在太阳“大气层”的色球层顶部之上再戴上一顶高帽子——日冕。有了日冕，也就肯定有太阳风顺着冕洞喷发出来。由此可知，没有黑子，就没有耀斑，没有耀斑，就没有日冕，没有日冕，也就没有太阳风，可见它们之间的关系是何等的密切。如果维持较长时间都没有的话，我想太阳“大气层”的顶部也就是色球层顶部相对比较平滑的球面了。

6、 日珥的奇妙和来由

日珥是从色球中吐出来的“火舌”，成拱门形状，高度几十万公里，温度5000—8000度。笔者认为日珥与黑子、耀斑、日冕、太阳风其实并不同类。已讲过的四种东西都是日核附近的热核反应能量通过太阳表面爆发出来的产物，日珥却不是，日珥是奇妙有趣的另一类。我们已经知道，日珥这种从色球中吐出来的“火舌”，温度只有5000—8000度，还远比不上色球顶部几万度的温度高，仅仅接近色球底部温度5000度。单凭这一点就可知日珥与前述四种现象是不同类的了。

笔者认为，太阳内部也应该像地球内部一样，有一些可燃气体的矿藏，或者化学反应产生了可燃气体不断排放出来。太阳表面温度虽然相对较低，但也有几千度，当这些可燃气体自动喷射出太阳表面时肯定就马上被烧着了。当然，由于初喷射出来的气流压力很大，一般情况还是要穿过500公里厚度的光球之后，到了色球的范围区间内才明显看到火焰的，所以就使日珥好像是从色球中吐出来的，而并不是直接从太阳表面喷出来。有些矿藏储气量不大或压力不稳定，就像牙膏卷似的，挤压一下就喷一点，火龙也就烧一阵，打打停停，这在“宇宙与人”的电影科教片中就见到不少。另一些矿藏的储气量很大，本身的自压力也大而稳定，这就使气体常喷常有，就像地球的一些高压天然气矿那样喷个不停，这种日珥也就长期存在了。

可燃气体被喷出来之后虽然很快燃烧，但这股气流始终物质尚在，质量守恒，喷升到了哪里都离不开太阳引力的作用，因此，到了几十万公里高度之后上升速度减为零时又会被太阳引力牵着鼻子往回走。由于太阳是自转的，所以，当喷升到了顶点的气体物质想往回走的时候，却无法走回原来的路子，只能拐了个弯顺着太阳自转的下游方向另走出一条路回到太阳表面。因此，只要可燃气体矿藏气量丰富，压力又大，气体能源源不断猛冲出来，跑完了整个拱门形状路程也还依然燃烧不完的话，那么，整个路程就都变成了完整的一弯火龙。这种现象的产生不仅因为太阳会自转，还因为太阳很大，气体又喷得很高。虽然地球也自转，但地球上绝对见不到如此奇妙的自然景观。

http://gd.sina.com.cn/epmax/2005/2005-Thesis/A20050518.htm

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，最明显的活动现象。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漩涡，温度大约为4500摄氏度。因为比太阳的光球层表面温度要低，所以看上去像一些深暗色的斑点。太阳黑子很少单独活动。常常成群出现。活动周期为11.2年。届时会对地球的磁场和各类电子产品和电器产生损害。

黑子的特性
一个发展完全的黑子由较暗的核和周围较亮的部分构成，中间凹陷大约500千米。黑子经常成对或成群出现，其中由两个主要的黑子组成的居多。位于西面的叫做“前导黑子”，位于东面的叫做“后随黑子”。一个小黑子大约有1000千米，而一个大黑子则可达20万千米。

太阳黑子的形成与太阳磁场有密切的关系。但是他到底是如何形成的，天文学家对这个问题还没有找到确切的答案。 黑子越多可能说明太阳越老（近年发现红矮星上黑子占据表面的一半，详见中国＜天文爱好者＞2005年第三期），可能也是所有恒星寿命的一般特征，黑子可能是太阳的核废料（如人类核反应堆的核废料），约11年出现一次可能是黑子在太阳里面和表面的上下翻动一次造成的（如元宵在锅里被煮得上下翻动），黑子温度较低应该也是废料的一个证明（如煤炉中的炭灰在一般情况下不能再产生高温），黑子附近的周边应该比太阳正常的地方温度高一些（此消彼长的原因），黑子向低纬度运动是因为太阳密度小和自转的原因，就像地球上的大陆版块向低纬度运动一样，有黑子的地方存在凹陷500千米可能是温度低而不再膨胀的原因，另外，不是磁场影响了黑子而是黑子影响了磁场，这一点特别重要。

观测历史
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。《汉书·五行志》中对前28年出现的黑子记载则更为详尽。

1840年代德国的一位业余天文学家发现了太阳黑子10-11年的周期变化规律。通过长期的观测，人们还发现太阳黑子在日面上的活动随时间变化的纬度分布也有规律性。一开始，几乎所有的黑子都分布在±30°的纬度内，太阳活动剧烈时，它往往出现在±15°处 ，并逐步向低纬度区移动 ，在±8°处消失。在上一个周期的黑子还没有完全消失时，下一个周期的黑子又出现在±30°纬度附近。如果以黑子的纬度为纵坐标，以时间为横坐标，绘出的黑子分布图很像蝴蝶，因而称作蝴蝶图。许多专家对蝴蝶图的含义进行了研究，但是直到现在还没有确定的结论。

太阳黑子的周期性
天文学家对黑子ê活动从1755年开始标号统计，规定太阳黑子的平均活动周期为11.2年。黑子最少的年份为一个周期的开始年，称作“太阳活动极小年”，黑子最多的年份则称做“太阳黑子活动极大年”。