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太阳黑子的幕后是磁场
发布时间:2024-12-06
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到底是什么力量在搅动太阳,让它这么不安分呢?虽然具体的机制还存在许多疑问,但科学家已经知道,驱动太阳活动的力量就是太阳的磁场。

虽然太阳主要是由一种元素——氢组成,但是它的行为极其复杂。我们常听说太阳就是一大团炽热的气体,其实准确地说不是气体,而是等离子体。科学家告诉我们,当气体的温度不断升高时,构成气体的分子会分裂成独立的原子;如果温度继续升高,原子中的电子就会出离,形成带正电荷的原子核和带负电荷的电子,这也是离子化的过程。离子化后的气体性质已经不同于普通的气体了,可以把它视为是除固态、液态、气态三态外的第四态——等离子态。太阳就是由这样的等离子物质组成的。

等离子物质的一个突出特点就是可以导电,它们的运动制造出了强大的磁场。科学家认为,在赤道和两极之间有循环的等离子体流,先是沿着太阳表面从赤道分别流向两极,然后在极区深入到太阳内部,最后再从深处流回赤道。而这些等离子体流产生的磁场,主导了太阳磁场的活动,以11年为一个周期发生规律性变化。

地球是固态的,所以,在地球自转时,它表面上的每一点也都在跟着以相同速度旋转。然而太阳不是固体,在太阳赤道处的等离子体的旋转速度比在两极处的等离子体的旋转速度要快。由等离子体运动而产生的磁场是依附于等离子体的,会随着等离子体一起运动。等离子体的旋转速度不同,就会扭曲并拉伸南北走向的磁场,让磁场像橡皮筋一样缠绕起来。磁场缠绕起来后,有些地方的磁场强度就会变强,比平均水平增强了几百倍至几千倍,并突出太阳表面,成为活跃区。伸出太阳表面的超强磁场抑制了等离子体的对流,形成了温度较低的区域,也就是太阳黑子。

就像拉伸的橡皮筋迟早会被崩断一样,被扭曲拉伸的太阳磁场最终会发生断裂。拉伸到极限的磁场突然断裂后,再重新合并成环路。在这个过程中,磁场中存储的能量会被瞬间释放出来,就像高压电路发生短路一样,从而形成了太阳耀斑。不过,这种情况具体是如何发生的,至今仍然是科学家研究的课题。磁场束缚的等离子体在磁场断裂时被抛出来,形成了日冕物质抛射,等离子体云团从日冕喷向太空,形成了太阳风暴。