天文科普:太陽活動對地球的影響

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    自從1801年赫歇耳提出了降雨量與太陽黑子之間存在著相關(guān)性后,許多科學(xué)家都對太陽和地球之間的關(guān)系進行了細致的研究。如今,太陽活動和一些地球物理現(xiàn)象之間的關(guān)系研究,已形成一門生氣勃勃的地球物理學(xué)和太陽物理學(xué)之間的邊緣科學(xué)——日地關(guān)系學(xué)。太陽活動直接或間接地影響著地球上的物理環(huán)境和人類生活。
    1.太陽是一個超級實驗室
    太陽是一個巨大的物理實驗室,太陽上獨特的超高溫、超高壓和巨大的物理尺度等結(jié)合起來所提供的物理條件是地球上實驗室所無法達到的。通過對太陽的觀測研究,極大地促進了原子物理學(xué)、原子核物理學(xué)、等離子體物理學(xué)和磁流體力學(xué)等學(xué)科的發(fā)展。
    2.太陽活動對地球的影響
    極光現(xiàn)象在靠近地球的極區(qū),晚上常常可以看見天空中閃耀著絢麗多彩、變化多端的光帶,這就是極光。極光就是太陽發(fā)射出的高速帶電粒子流到達地球后,在磁場的作用下,與地球兩極地區(qū)高空大氣分子相互作用產(chǎn)生的高能物理現(xiàn)象。觀測表明,極光出現(xiàn)的強度和頻繁程度與太陽活動的強弱有密切的關(guān)系。
    地球磁暴太陽上存在的11年周期或更長周期活動現(xiàn)象。每當太陽活動峰年太陽黑子相對數(shù)增加,耀斑爆發(fā)、日冕物資拋射等現(xiàn)象頻繁出現(xiàn),并且發(fā)射出大量高能帶電粒子到達地球時,就會擾亂地球原有的磁場,引起地球磁暴。
    對無線電通訊和電力的影響當太陽發(fā)射出大量高能帶電粒子運動到近地空間時,會干擾無線電通訊和地面電力傳輸,太陽發(fā)生大規(guī)模的爆發(fā)性活動事件時,有關(guān)部門需要準備好應(yīng)對措施。
    對宇航的影響高能帶電粒子流也會干擾和破壞空間探測器的設(shè)備和運行,甚至威脅到宇航員的生命安全,因此宇航探測設(shè)備必需充分考慮到這個因素,要對地球附近以及航線區(qū)域的磁場狀況、太陽風(fēng)狀況有詳細的了解,并考慮好預(yù)防措施。
    對地球災(zāi)害的影響太陽活動對地球上一些災(zāi)害性事件的影響,是許多科學(xué)家長期以來所關(guān)心的研究課題。資料顯示,太陽活動周期與地球上水旱災(zāi)害和寒暖變化,地震有一定的關(guān)系。例如,研究表明水旱寒暖的年份和地震發(fā)生的次數(shù)都和太陽活動的11年和22年的周期相關(guān)。
    對人體的影響天文因素與人類健康和行為的統(tǒng)計研究發(fā)現(xiàn),在太陽活動引起地球磁暴期間,人的神經(jīng)系統(tǒng)對太陽活動變化非常敏感,某些疾病、血液系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)的變化和太陽黑子活動呈現(xiàn)出明顯的相關(guān)性。目前這類課題還處于研究階段。
    3.太陽活動預(yù)報
    太陽活動會影響日地空間環(huán)境,活動劇烈時,地球的大氣和磁環(huán)境也會發(fā)生改變,從而影響人類的通訊系統(tǒng)、電力系統(tǒng)等,甚至?xí)ぐl(fā)自然災(zāi)害。因此,太陽活動對地球的影響已引起人類的廣泛關(guān)注,準確預(yù)報太陽活動已成為當今社會的需要。
    科學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)掌握了太陽活動的基本規(guī)律,有能力對太陽活動做出各種時間尺度的預(yù)報,例如長期預(yù)報可預(yù)報太陽活動周的黑子數(shù);中期預(yù)報可提前幾個月或者幾天預(yù)報太陽黑子、太陽爆發(fā)等的變化趨勢;短期預(yù)報則可預(yù)報1—3天的太陽耀斑爆發(fā)事件。國際上已成立了太陽活動預(yù)報中心,中國在二十世紀60年代也已形成了太陽活動觀測網(wǎng)與預(yù)報網(wǎng)。全球聯(lián)網(wǎng)資源共享、聯(lián)合監(jiān)測,將進一步提高預(yù)報太陽活動的準確率。
    太陽是地球萬物光和熱的源泉,太陽又是一個巨大的天然實驗室,深入開展對太陽的研究,有助于推動物理學(xué)的發(fā)展,也將對航天事業(yè)和人民日常生活提供巨大的幫助。太陽是天文學(xué)中一個獨特,而又極其重要的研究對象。