太阳的活动对地球的影响

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。
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。
地球两极地区的夜空,常会看到淡绿色、红色。粉红色的光带或光弧,这叫做极光。极光是带电粒子流高速冲进那里的高空大气层,被地球磁场捕获,同稀薄大气相碰撞而产生的。
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。 耀斑及黑子对地球的电离层、磁场和极区有显著的地球物理效应。 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。
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(见课本前彩图)。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。
太阳活动与地球上气候变化的关系也是比较明显的,据统计,地面降水量的变化,也有11年、22年等的周期,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。
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。。
由以上种种影响可以看出,对太阳活动的预报有很大的必要。现在包括我国在内的许多国家,都已开展这方面的工作。通过预报可使有关部门,如:通信部门、航天部门等,及时采取措施减少太阳活动对这些部门工作的影响,也为准确地进行天气、气候、水文、地震等预报提供资料。