太阳活动对地球的影响有哪些知识点?

欧洲航天局的尤利西斯号探测器已经确认了太阳11年活动周期引起的太阳两磁极倒转使大量的星际尘埃(星际尘埃是分散在星际气体中的固态小颗粒)进入了太阳系。

太阳活动对地球的影响有哪些知识点?

图片来源:欧洲航天局

正常情况下太阳会在太阳系周围形成一种具有保护性质的“磁泡”(太阳磁场扩展到太阳系边缘形成的“磁泡区”)保护我们远离星际尘埃,但是在太阳两磁极倒转过程中,这个“磁泡”会消失一段时间。天文学家认为在“磁泡”消失期间每天降落到地球上的星际尘埃数量会增加至40000吨。虽然这不会有什么坏处,不过我们也许有机会看到更多微弱的流星划过天空。

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图解:宇宙中的“星际尘埃”,图片来源:NASA

天文学家曾经认为他们了解太阳是如何运转的。作为一个大大的充满气体的球体,太阳通过核聚变产生能量,并且它还在一个巨大磁泡里面创造了包围着地球和其它行星的磁场。

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图解 :这张图片显示了太阳形成的包裹着地球和其它行星的一个磁场圈

这个磁泡能够保护我们免受太阳系之外宇宙碎片的冲击。得益于欧洲航天局的太阳观察员——尤利西斯号,现在我们对太阳的了解有所增加……

11年的倒转期

尤利西斯号向天文学家展现了他们未曾想像过的太阳磁场的复杂性。太阳的磁场由南极和北极组成,磁场的方向是由北向南形成一个循环。通常会和太阳的自转轴近乎形成一条直线。每经过11年,太阳活动进入高峰期(简称“太阳活动峰年”),此时太阳两极的位置会发生倒转(即北极变成南极,南极变成北极)。曾经人们认为这个极点倒转的过程是非常迅速地,但是多亏了尤利西斯号的观察,现在天文学家得知这个过程是渐进式的,并且从开始到结束可能需要七年的时间。

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(图解:正常情况下太阳的磁场如上图,北极“N”在上南极“S”在下,但是随着太阳磁极慢慢倒转,两极点位置互换,最终变成如下图南极“S”在上北极“N”在下的状态)

在这个缓慢的极点转换过程期间,被称为“磁轴”的连接两极点的中心线越来越靠近赤道,而且就像灯塔的光束一样扫过宇宙空间。最终当它完全穿过太阳赤道这片区域之后会和另一端的极点形成一条线。

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试想一下如果地球发生磁极倒转会怎么样呢?指南针会失灵,因为指南针的工作原理是基于地球的磁轴与自转轴重合并且会穿过地理意义上的地球南北两极。也许磁极倒转听起来很不可思议,但是地球上也曾经发生过磁极倒转的现象。离我们现今年代最近的一次倒转发生在大约74万年以前。在研究了地球上的磁性岩之后,科学家推断地球的磁场倒转每5000年至5千万年发生一次(但是我们无法预知它什么时候会发生)。不过太阳的磁场倒转就像机械钟表一样规律,每11年发生一次,而且大部分时候它的磁轴会改变位置。

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图解:来自太空的“礼物”——流星

地球的磁场相较于太阳而言会更稳定,因为它起源于地球深处以金属为主导的区域。但是太阳的磁场来自于一种被称为“等离子”的不稳定的高温电气之中。磁场圈能够冲破太阳表面,当它冲破太阳表面的时候,就会在太阳表面形成被称为“太阳黑子”的暗斑。

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图解:“太阳黑子”

天文学家仍然在研究太阳每11年就会发生一次磁极倒转背后的根本原因。但是现在通过尤利西斯号的观察,天文学家注意到了一点变化,每当太阳的磁轴指向太阳赤道附近时,会有比平常多得多的宇宙尘埃进入太阳系。这对我们来说会有什么影响呢?

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如果太阳系内的宇宙尘埃数量越来越多的话,大部分将会降落在地球上。科学家估计在接下来的数年间,每天大约会有4万吨的星际尘埃降落在地球上。不过大部分的星际尘埃体积都比较小,而且在到达地面之前就会在大气层燃烧殆尽。这会使夜空中划过天空的流星数量大大增加,但是幸运的是地球并不会因此变的“灰头土脸”!

参考资料

1.维基百科全书

2.天文学名词

3. FRASER CAIN- universetoday-徐卢

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