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科学解读:为什么太阳会发生磁场反转?

 ldjsld 2015-10-30
太阳的南北磁极大约每隔11年逆转一次,磁北极会变成磁南极,而磁南极则变成磁北极,磁场逆转发生在每次太阳活动的高峰期。太阳磁场变化可能对地球周围的空间天气有一些影响,干扰地球上的高频无线电与卫星通信,但地球表面的天气受影响不大,因此地球人无须担心。科学解读:为什么太阳会发生磁场反转?,UFO中文网





太阳普遍磁场

整个说来,太阳和地球相似,也有一个普遍磁场。不过由于局部活动区磁场的干扰,太阳普遍磁场只是在两极区域比较显著,而不象地球磁场那样完整。太阳极区的磁场强度只有1~2高斯。太阳普遍磁场的强度经常变化,甚至极性会突然转换。这种情况在1957~1958年和1971~1972年曾两次观测到。

太阳整体磁场

如果把太阳当作一颗恒星,让不成像的太阳光束射进磁像仪,就可测出日面各处混合而成的整体磁场。这种磁场的强度呈现出有规则的变化,极性由正变负,又由负变正。大致来说,在每个太阳自转周(约27天)内变化两次。对这个现象很容易作这样的解释:日面上有东西对峙的极性相反的大片磁区,随着太阳由东向西自转,科学家们就可以交替地观察到正和负的整体磁场。总之,太阳上既有普遍磁场,又有整体磁场。前者是南北相反的,后者是东西对峙的。

太阳普遍磁场来源是一个尚未解决的难题。现有学说可分为两类:

第一是认为现有的磁性是几十亿年前形成太阳的物质遗留下来的。理论计算表明,太阳普遍磁场的自然衰减期长达100亿年,因此,磁性长期留存是可能的。

第二是认为既然太阳的物质绝大部分是等离子体,并且经常处于运动状态,那就可以利用发电机效应来说明关于太阳磁场起源中的若干问题。

太阳的绝大部分物质是高温等离子体,太阳的物态、运动和演变都与磁场密切相关。太阳黑子、耀斑、日珥等活动现象,更是直接受磁场支配。因此,太阳磁场的研究具有重要意义。







太阳的南北磁极大约每隔11年逆转一次,磁北极会变成磁南极,而磁南极则变成磁北极,磁场逆转发生在每次太阳活动的高峰期。美国航天局将太阳磁场逆转形容为一次“大事件”,因为太阳磁场变化影响的范围延伸上百亿公里乃至超出冥王星以外,甚至可能影响太阳系边缘。科学家表示,太阳磁场变化可能对地球周围的空间天气有一些影响,干扰地球上的高频无线电与卫星通信,但地球表面的天气受影响不大,因此地球人无须担心。

太阳磁场理论的一个重要课题是太阳活动周的形成机制。现得到公认的是较差自转理论。它认为太阳的较差自转(太阳自转)使光球下面的水平磁力线管缠绕起来,到一定时候,上浮到日面,形成双极黑子。由于大量的双极黑子磁场的膨胀和扩散,原来的普遍磁场被中和掉了,接着就会出现极性相反的普遍磁场。这样就可以解释太阳的22年磁周期(11年反转一次)。




美国宇航局研究人员称太阳的磁极很快将出现翻转,这个现象大约每11年会发生一次,对太阳活动周期而言,磁极的翻转是一个比较“常见”的现象。




太阳磁极颠倒示意图,美国宇航局各大太阳观测平台正在监视磁极翻转现象,预计对地球及周围空间环境的影响并不大

几个月前,美国宇航局太阳动力学天文台等探测器数据显示,太阳目前的活动都暗示磁极将要翻转。太阳磁极翻转发生时,太阳磁北极就会变成南极,同理磁场南极则变为磁北极,太阳磁极的变化并不会对地球造成太大的直接影响,但是以往对太阳磁极的调查项目中,科学家发现日冕物质抛射在磁极翻转过程中起到重要作用。

太阳磁极的翻转预示着为期11年的太阳活动周期抵达高峰期,也可以认为太阳活动进入极大期,正处于太阳活动高峰期的峰值点,美国宇航局对此发布了一个关于太阳磁极翻转的视频,揭秘太阳活动周期率与磁极颠倒之间的关系。来自斯坦福大学Wilcox太阳天文台研究人员Todd Hoeksema认为现在距离太阳磁极翻转大约不到三至四个月的时间,磁极颠倒发生时我们可以探测到太阳表面形成的“巨大涟漪”现象,并席卷这个太阳表面。

美国宇航局的官员表示,由于磁极翻转的作用,强大的辐射流可从太阳赤道附近形成并释放数十亿公里远,如同空间波浪般穿过太阳系内侧轨道的行星,可在一定程度上对地球以及周围空间天气构成一些影响。斯坦福大学的太阳物理学家菲尔·罗谢勒认为太阳极区磁场会减弱,翻转后会再次增强,这是一个正常太阳活动周期的一部分。虽然磁极翻转会引发一些空间天气变化,但是却为地球提供了一个屏蔽太阳系外危险宇宙射线的窗口,比如一些近距离的超新星爆发可形成致密宇宙射线,对卫星和宇航员造成伤害。

科学家认为太阳磁极翻转形成的空间“涟漪”或将波及整个太阳系,远超出冥王星的轨道,甚至可抵达旅行者号探测器的位置,接近太阳系的边缘地带。目前太阳北极已经出现磁极翻转的迹象,两极翻转将在未来几个月内完成,目前的太阳活动是100年来最弱的时期,太阳耀斑、黑子活动都比以往要少。

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