太阳活动对日地空间环境的影响

太阳活动对日地空间环境的影响

【摘要】自从人类进入空间时代以来，最重大的成就之一就是使人们认识到除了地球的固体、海洋和大气环境外，还存在一个地球与太阳之间的日地空间环境，与人类的生存、发展息息相关。在这个日地空间环境中，由于太阳上出现的黑子、耀斑和日冕物质抛射等剧烈活动，常常给地球磁层、电离层和中高层大气、卫星造成各种各样的影响。在浩瀚宇宙中太阳只是一颗普通的恒星, 但是对于人类来说, 却是最重要的一颗恒星。 太阳的一举一动都和万物生存息息相关。

关键词：太阳活动 日地空间

一. 太阳活动

1. 什么是太阳活动

太阳活动是太阳表层各种扰动现象的总称. 包括太阳黑子、日珥、光斑、日冕、谱斑的出没和耀斑的爆发等现象. 主要标志:是太阳黑子和耀斑. 耀斑是太阳活动最激烈的显示. 对地球的气候(降水) , 电离层 (无线电短波通讯) , 磁场(有“磁暴”现象) 和在高纬度的夜空有极光出现。

2. 太阳活动区

太阳活动区指的是太阳表面活跃的地区, 如耀斑或黑子区, 日寃等多发的区域. 一般定义是以黑子为主体的太阳活动现象汇聚的区域。

3. 太阳活动周

太阳活动周指的是太阳活动强弱变化的周期，平均约为11年，常以太阳表面黑子数量的周期性变化来划分一般表现为上升期、峰值期和下降期, 开始的4年左右为上升期, 黑子不断产生, 越来越多, 活动加剧, 并达到极大; 黑子数达到极大的一年, 称为太阳活动峰年或太阳活动极大年; 在随后的7年左右时间里, 黑子活动逐渐减弱, 黑子也越来越少, 黑子数极小的那一年, 称为太阳活动谷年或太阳活动极小年。

4. 太阳活动峰年

太阳活动峰年指的便是太阳活动的高峰，太阳黑子数量达到极大的一年，称为太阳活动峰年，又称为太阳峰年

5. 太阳风暴

在太阳大气的最外层——— 日冕层, 其温度可高达100 万摄氏度。在这样高的温度下, 其中的质子和电子会由于日冕膨胀而向外运动, 从而产生高能带电粒子流, 运动速度每秒可高达900 千米以上。这样高速的带电粒子流, 会有一部分冲脱太阳的引力, 像阵阵狂风不断“吹” 向行星际空间, 而被称为“ 太阳风” 。太阳通过这一形式, 平均每小时要把3000 吨左右的物质抛向宇宙中。太阳风“吹” 到地球一般要五六天时间。[1]风暴的速度一般在200-800km/s。 一般认为在太阳极小期，从太阳的磁场极地附近吹出的是高速太阳风暴，从太阳的磁场赤道附近吹出的是低速太阳风暴。太阳的磁场的活动性是

会变化的，周期大约为11年。

二. 太阳活动对日地空间的影响

1. 日地空间

日地空间是人类继陆地、海洋和大气层之后 新开拓的第四领域, 是各类航天器和高科技军事 装备的活动区域, 也是人类对资源开发利用的新 领域。 地球空间环境是指地球大气层以外存在的 中性气体、电离层气体、等离子体和各种能量的 带电粒子; 引力场、磁场和电场;γ射线、x 射线、紫 外线、可见光至无线电波等电磁辐射; 宇宙尘、微 流星及人为造成的空间碎片和垃圾等等。地球 空间环境具有

[2]十分复杂的空间结构和随时间变 化特征, 并与太阳活动密切相关。

2. 太阳活动对日地空间的影响

1. . 对地球电离层的影响

太阳短波辐射的强烈照射, 使地球大气的上层形成电离层, 其具有短波无线电通讯的功能。当太阳上出现大耀斑时, 太阳的紫外线辐射总量可增加1 至2 倍, X 射线流量甚至可增加数百倍, 会猛烈地冲击地球大气中的电离层, 引起电离层扰动(又叫电离层暴), 使电离层的结构发生急剧变化, 有时甚至被冲散, 从而丧失掉反射无线电波的功能。此时在电离层传播的短波无线电信号会被部分或全部吸收, 从而使信号发生延迟、闪烁等, 甚至中断。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。

2. 对宇宙探测和宇航事业的影响

耀斑爆发抛射出的高能带电粒子会直接损害在地球大气层之外运行的卫星、轨道空间站等宇航探测设施。辐射会对卫星的材料、元器件、太阳能电池造成辐射损伤, 同时会使卫星运行程序发生混乱, 产生虚假指令; 另外, 会使卫星表面及内部带来很高的静电, 静电放电会损坏器材或材料。如1998 年5 月的一起高能电子增强事件, 使美国一颗通讯卫星和德国的一颗科学卫星失效, 多颗卫星失常。太阳风暴会危及在星际空间飞行中的宇航员的安全。由于远离地球, 没有大气层的保护, 太阳发出的穿透力极强的高能带电粒子流会直接损害宇航员的健康, 甚至会危及生命安全。

三. 结语

太阳活动是对日地空间的影响是巨大的，具有举足轻重的影响。太阳活动可引起空间天气变化，从而影响空间和地面技术系统的可靠性，危及人类健康和宇航员的生命。由于恶劣的空间天气会影响地球人类的航天、通信、导航、供电、航海、大气和水文以及人体健康等诸多领域，甚至会造成巨大的经济损失，因此近些年来，空间天气预

报特别是太阳活动预报在经济、国防、人民生活等领域均有很重要的应用，受到世界各国的普遍重视。随着人类开发空间规模的扩大和人类生产与生活现代化程度的提高，人类对空间天气包括太阳活动预报的需要将会像目前人们对普通天气预报的需要一样不可或缺。[3]人类对于外在的认识总是处于一个不断前进的状态，相信随着认识的不断深入人类通过各种科学手段终能掌握其规律

[1]赵传晞. 太阳活动对地球的影响[J]. 中学地理教学参考,2001,09:19-20.

[2] 朱光武, 王世金. 日地空间环境探测[J]. 世界科技研究与发展,2000,03:36-38.

[3] 张英. 日地空间环境与空间天气预报[J]. 国外科技动态,2006,09:27-35.