太陽風的形成和危害
什麼是太陽風
太陽風是從太陽大氣最外層的日冕向空間持續拋射出來的物質粒子流,是一種以200千米/秒~800千米/秒的速度運動的等離子流,它來自於太陽的內部,是連續存在的。物質粒子流是從冕洞中噴射出來的,其主要成分是氫粒子和氦粒子。
太陽風可以分為兩種:一種持續不斷地輻射出來,速度較小,粒子含量也較少,被稱為“持續太陽風”;另一種是在太陽活動時輻射出來,速度較大,粒子含量也較多,這種太陽風被稱為“擾動太陽風”。
擾動太陽風對地球的影響非常大,當它抵達地球時,往往引起很大的磁暴與強烈的極光,同時也產生電離層騷擾。而太陽風的存在,給我們研究太陽以及太陽與地球的關係提供了重要的線索。
太陽風的形成
為了能夠清楚地表述出太陽風是怎樣形成的,我們先來了解一下太陽大氣的分層情況:一般情況下,把太陽大氣分為6層,由內往外依次命名為日核、輻射區、對流層、光球、色球和日冕。然而,日核的半徑占太陽半徑的1/4左右,日核集中了太陽質量的大部分,並且是太陽99%以上的能量的發生地。光球是我們平常所見的最為明亮的太陽圓麵,太陽的可見光全部是由光球麵發射出來的。日冕位於太陽的最外層,屬於太陽的外層大氣,太陽風就是在這裏形成並發射出去的。
通過人造衛星和宇宙空間探測器拍攝的照片,我們可以發現在日冕上長期存在著一些長條形的大尺度的黑暗區域。這些黑暗區域的X射線強度比其他區域要低得多,從表麵上看就像日冕上的 一些洞,所以,人們就形象地稱之為冕洞。
冕洞是太陽磁場的開放區域,這裏的磁力線向宇宙空間擴散,大量的等離子體順著磁力線跑出去,形成高速運動的粒子流。粒子流在冕洞底部運行的速度為每秒16千米左右,每當到達地球軌道附近時,速度可達每秒800千米以上,這種高速運動的等離子體流也就是我們所說的太陽風。
太陽風從冕洞噴發而出後,夾帶著被裹挾在其中的太陽磁場向四周迅速吹散,太陽風涉及範圍非常大,太陽風至少可以吹遍整個太陽係。太陽風在地球上空環繞地球流動,以大約每秒400千米的速度撞擊著地球磁場。
當太陽風到達地球附近的時候,與地球的偶極磁場發生著作用,並把地球磁場的磁力線吹得向後彎曲。
但是地磁場的磁壓阻滯了等離子體流的運動,使得太陽風不能侵入地球大氣而繞過地磁場繼續向前運動。於是就形成一個個空腔,地磁場被包含在這個空腔裏。此時的地磁場外形就像一個一頭大一頭小的蛋狀物。但是,當太陽出現突發性的劇烈活動時,情況會發生明顯的變化。此時太陽風中的高能離子會增多,這些高能離子能夠沿著磁力線侵入地球的極區。
地球磁場形如漏鬥,尖端對著地球的南北兩個磁極,因此太陽發出的帶電粒子沿著地磁場這個“漏鬥”沉降,進入地球南北兩極地區。兩極的高層大氣,受到太陽風的轟擊後,產生絢麗壯觀的極光,在南極地區形成的叫南極光,在北極地區形成的叫北極光。這種極光是非常美麗的。