太阳活动对地球的影响Word文件下载.docx
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一件是我们心中崇高的道德准则;
另一件是我们头顶上灿烂的星空。
”通过太阳活动主要的活动现象、标志及表现,分析太阳的结构,进一步了解太阳在磁场、气候、电离层和航天活动等方面对地球产生的影响。
并分别对这些影响作出简要分析与解释。
关键词:
太阳活动;
地球;
气候;
辐射;
影响
天文学是研究宇宙间天体及其系统的科学,它研究天体的位置、运动、物理状态以及他们的结构和演化,是人类认识和改造自然的一门重要的基础学科。
天文学也是向社会公共传播科学知识、科学思想和科学方法最积极的学科之一。
我之所以选择这门选修课,是因为在我心目中,天文学对培养我们未来一代青少年强烈的求知欲望、探索精神和科学的思维方法起着极为重要的作用。
同时,通过天文学知识的学习与研究,可以帮助我们认识到人类在自然界中的地位,并且树立正确的世界观。
开拓我们的思维和视野,了解宇宙的无限与深邃。
对于生活在地球上的我们来说,太阳无疑是我们最为熟悉的一个天体。
无论是气体的循环,严寒与酷热的交替还是昼夜的变化都是太阳作用的结果。
可以说太阳无时无刻不在影响着我们的生活,离开了太阳,地球上的所有生物都将无法生存。
太阳同时也是一个神秘莫测的地方,古今中外,人们一直在苦苦探索太阳的奥秘,太阳究竟是怎样的一个天体,又将会对人类有怎样的影响呢。
太阳活动是太阳大气层里一切活动现象的总称。
主要有太阳黑子、光斑、谱斑、耀斑、日珥和日冕瞬变事件等。
由太阳大气中的电磁过程引起。
时烈时弱,平均以11、22年为周期。
2003年下旬,许多国家的短波通信受到干扰,通信设备受损,日本一颗通信卫星信号中断,一颗环境卫星已无法恢复使用,中国北方许多地区的卫星电视信号中断了2—4小时。
这就是太阳活动剧烈所造成的。
一、太阳辐射
●直接提供的光、热(维持生物的生长);
●维持地表温度,促进地球上水、大气运动、生物活动和变化的主要动力;
●煤、石油等是地质历史时期生物固定以后积累下来的太阳能;
●是生活和生产中多种能源的来源。
二、太阳黑子
太阳黑子是太阳表面温度相对较低而显得黑的区域。
黑子会对地球的磁场和电离层产生干扰,指南针不能正确指示方向,动物迷路,无线电通讯受到严重影响或中断,直接危害飞机、轮船、人造卫星等通讯系统安全。
太阳黑子活动的高峰期,太阳会发射大量的高能粒子流与X射线,引起地球磁暴现象,导致气候异常,地球上微生物因此大量繁殖,这就为流行疾病提供了温床。
同时,太阳黑子的活动,还会引起生物体物质出现电离现象,引起感冒病毒中遗传因子变异,或者发生突变性的遗传,产生强感染力的亚型流感病毒,形成流行性感冒,或者导致人体的生理发生其他复杂的生化反应,影响健康。
因此,太阳黑子量达到高峰期时,人类要及早预防流行性疾病。
三、耀斑
太阳耀斑是一种剧烈的太阳活动,是太阳能量高度集中释放的过程。
耀斑对地球空间环境造成很大影响。
耀斑爆发时,发出大量的高能粒子到达地球轨道附近时,将会严重危及宇宙飞行器内的宇航员和仪器的安全。
当耀斑辐射来到地球附近时,与大气分子发生剧烈碰撞,破坏电离层,使它失去反射无线电电波的功能。
无线电通信尤其是短波通信,以及电视台、电台广播,会受到干扰甚至中断。
耀斑发射的高能带电粒子流与地球高层大气作用,产生极光,并干扰地球磁场而引起磁暴。
四、太阳风
太阳风从太阳大气最外层的日冕,向空间持续抛射出来的物质粒子流。
这种粒子流是从冕洞中喷射出来的,其主要成分是氢粒子和氦粒子。
当然,太阳风的密度与地球上的风的密度相比,是非常非常稀薄而微不足道的,一般情况下,在地球附近的行星际空间中,每立方厘米有几个到几十个粒子。
而地球上风的密度则为每立方厘米有2687亿亿个分子。
太阳风虽然十分稀薄,但它刮起来的猛烈劲却远远胜过地球上的风。
在地球上,12级台风的风速是每秒32.5米以上而太阳风的风速,在地球附近却经常保持在每秒350-450千米,是地球风速的上万倍,最猛烈时可达每秒800千米以上。
太阳风对地球的影响很大,当它抵达地球时,往往引起很大的磁暴与强烈的极光,同时也产生电离层骚扰。
太阳风的存在,给我们研究太阳以及太阳与地球的关系提供了方便。
五、太阳活动的影响
第二次世界大战时,有一天,德国前线战事吃紧,后方德军司令部报务员布鲁克正在繁忙地操纵无线电台,传达命令。
突然,耳机里的声音没有了。
他检查机器,电台完整无损;
拨动旋钮,改变频率,仍然无济于事。
结果,前线失去联系,像群龙无首似的陷入一片混乱,战役以失败而告终。
布鲁克因此受到军事法庭判处死刑。
他仰天呼喊“冤枉!
冤枉!
”后来查清,这次无线电中断,“罪魁祸首”是耀斑。
太阳活动变化的最长久纪录是太阳黑子的变化。
太阳黑子的第一次纪录大约是在西元前800年前的中国,最老的描绘纪录约在西元1128年。
在1610年,天文学家开始用望远镜纪录黑子和它们的运动,最初的研究聚焦于本质和行为。
然而,黑子的物理性质直到20世纪能位被辨认,所以观测还在持续中。
在17世纪和18世纪,由于黑子的数目偏低,使得研究受到了阻碍,而现在认为是太阳活动低潮被延长的一段期间,如同所知的蒙德极小期。
在19世纪之前,已经有足够长的数值纪录可以推断黑子活动的周期性。
在1845年,普林斯敦大学的教授约瑟夫·
亨利和史蒂芬·
亚历山大使用热电堆观测太阳,并且确认黑子的辐射比周围地区的太阳表面为低;
稍后又观测到太阳的光斑发射出的辐射高于平均数值。
(1)、对地球电离层的影响
地球大气层在太阳辐射的紫外线、X射线等作用下形成电离层,无线电通讯的无线电波就是靠电离层的反射向远距离传播的。
当太阳活动剧烈,特别是耀斑爆发时,在向阳的半球,太阳射来的强X射线、紫外线等,使电离层D层变厚,造成靠D层反射的长波增强,而靠E层、F层反射的短波却在穿过时被D层强烈吸收受到衰减甚至中断,如l970年11月5日长途台曾因此中断2小时;
这被称为“电离层突然骚扰”。
这些反应几乎与大耀斑的爆发同时出现,因为电磁波的传播速度就是光速,大约8分多钟即可由太阳到达地球表面,所以反应非常快。
经过一段肘间以后耀斑产生的带电的高能粒子逐渐到达地球,它们受地球磁场的作用向地磁极两极运动,因而影响极区的电离层,造成高纬度地区的雷达和无线电通讯的骚扰,甚至中断。
这被称为“极盖吸收”和“极光带吸收”,它的影响时间较长。
整个地球是一个大磁场。
地球的北极是地磁场的磁南极,地球的南极是地磁场的磁北极。
地极和磁极之间有大约11度的夹角,因此地球的周围充满了磁力线,不同的位置有不同的地磁强度。
平时地磁受多方面的影响,会有不同程度的扰动,而影响最大的就是磁暴现象。
磁暴一般发生在太阳耀斑爆发后20-40小时,它是地磁场的强烈扰动,磁场强度可以变化很大。
这时太阳风速往往增加,并且向太阳一面的磁层顶面可由距地心8-11个地球半径被压缩到5-7个地球半径,磁暴的发生对人类活动,特别对与地磁有关的工作都会受到影响。
(2)、对地球气候的影响
太阳活动与地球上气候变化的关系也是比较明显的,地球上气候变化与黑子数目变化周期密切相关,可是其具体的作用机制还远远没有搞清楚。
世界许多地区降水量的年际变化,与黑子活动的11年周期有一定的相关性。
另外,我们只是发现,亚寒带的许多树龄很高的树木,它们的年轮恰恰有着与黑子活动11年周期相对应的、有规律的疏密变化。
同时从统计资料中,我们发现凡是黑子活动的高峰年,地球上特异性的反常气候出现的机率就明显地增多;
相反,在黑子活动的低峰年,地球上的气候相对就比较平稳。
另外地球高层大气的变化也与太阳活动相关。
地震、水文、气象等多方面的研究都说明了太阳活动对地球的影响,关于这方面的物理机制还在研究中。
(3)、对地球磁场的影响
太阳大气抛出的带电粒子流,能使地球磁场受到扰动,产生“磁暴”现象,使磁针剧烈颤动,不能正确指示方向。
当太阳上黑子和耀斑增多时,发出的强烈射电会扰乱地球上空的电离层,使地面的无线电短波通讯受到影响,甚至会出现短暂的中断。
磁暴一般发生在太阳耀斑爆发后20-40小时,它是地磁场的强烈扰动,磁场强度可以变化很大。
这时太阳风速往往增加,并且向太阳一面的磁层顶面可由距地心8-11个地球半径被压缩到5-7个地球半径,磁暴的发生对人类活动,特别对与地磁有关的工作都会受到影响。
它会使罗盘磁针摇摆,不能正确指示方向,影响到海上航行之船、空中飞行之机、甚至信鸽的飞翔。
在磁暴发生时,高纬度地区常常伴有极光出现。
极光常常出现于纬度靠近地磁极地区25度-30度的上空,离地面100-300千米,它是大气中的彩色发光现象,形状不一。
常出现极光的区域称为极光区。
由于来自太阳活动区的带电高能粒子流到达地球,并在磁场作用下奔向极区,使极区高层大气分子或原子激发或电离而产生光。
当太阳活动剧烈时,极光出现的次数也增大。
(4)、对航天活动的影响
大耀斑出现时射出的高能量质子,对航天活动有极大的破坏性。
高能质子达到地球附近肘,特别是容易到达无辐射带保护的极区,会影响极区飞行;
如遇卫星则对卫星上的仪器设备有破坏作用;
太阳能电地在高能质子的轰击下,性能会严重衰退以至不能工作;
如遇在飞船外工作的宇航员将危及生命。
总的说来,太阳对地球的影响主要体现在四个方面:
1.扰动地球上空电离层,影响无线电短波通信;
2.扰动地球磁场,产生“磁暴”现象;
3.作用于两极高空大气,产生极光;
4.影响地球自然环境,产生自然灾害。
太阳活动对地球的影响太阳活动有时比较平静,有时比较剧烈;
太阳有自转,太阳上的活动区有时对向地球,有时又背向地球;
地球本身有自转又有公转,因此太阳活动对地球的影响是很复杂的,周期也是各种各样的,如日周期、27天周期、年周期、11年周期等等。
这里主要谈耀斑和快速变化的黑子群对地球的影响,小活动造成的影响及平静太阳对地球产生的各种各样的影响就不涉及了。
由以上种种影响可以看出,太阳在为我们提供能量的同时,有时也会对我们的生活产生不利的影响。
因此,对太阳活动的有关知识的学习与研究是十分必要的。
而天文学概论这门课恰恰给我们提供了学习有关天文学知识的一个良好的平台,使我们的思想能够驰骋在广阔浩瀚的宇宙之中。
最后,十分感谢老师能够给我们开设这门课程,并在课程中给我们作出详细而生动的解答,对所讲知识进行拓展。
总之,通过这门课程的学习,我受益匪浅。
老师您辛苦了!
日期:
2013年12月6日星期五
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