师:同学们,我们今天学习高一地理第一章第二节太阳对地球的影响第二课时。上节课我们了解了太阳辐射对地球的影响,本节课我们继续学习太阳活动对地球的影响。我们需要解答以下几个问题:第一,太阳大气由哪些圈层组成?第二,什么是太阳活动?第三,太阳活动对地球有什么影响?第四,太阳活动的周期是怎样的?
首先,我们来看这张太阳的结构图。太阳从内向外依次分为核心辐射区、对流区和大气层。大气层又分为光球层、色球层和日冕层。太阳黑子出现在光球层,光球层向外是很薄的色球层,在色球层我们能看到日珥和耀斑现象。色球层往外是太阳的日冕层,最后我们可以看到太阳风从太阳出发吹向整个太阳系的行星际空间。
右图展示的是广州拍摄的日落照片,我们平时看到的太阳表面就是太阳的光球层。如果有同学观察仔细,可以看到光球上方有一些黑色斑点,这就是太阳黑子。光球是太阳大气的最底层,它发出的可见光是最强的。所以,我们不能用肉眼直接观测白天的太阳,否则可能会导致严重的视力损伤,而且用没有任何保护措施的望远镜直接观测太阳也是严格禁止的。
我们再看下一张图,这是太阳的色球照片。色球层位于光球层之外,色球层很薄,它发出的可见光总量不及光球的千分之一。因此,人们平常看不到色球层。只有在日全食发生的时候,或者使用特殊的色球望远镜,才可以看到色球层。使用专业的色球望远镜,我们可以看到色球层上喷发而出的日珥。
日冕是太阳大气的最外层,它可以延伸到好几个太阳半径的距离,甚至更远。日冕的亮度只有光球的百万分之一,所以我们只有在日全食发生的时候,比如图中的照片,或者使用专业的日冕仪,才可以用肉眼直接看到日冕。图上是2017年在美国拍摄的日全食时日冕的结构照片。与太阳半径相比,光球和色球都非常薄。太阳大气在不断释放高速带电的粒子流,比如氢原子核,又叫质子,或者电子等等,这些带电粒子流被称为太阳风。正常情况下,地球的磁场能够阻挡太阳风,使地球免受其危害。
接下来我们看太阳活动的情况。太阳活动的定义是,把太阳大气的变化称为太阳活动。太阳活动的现象比较多,其中主要有太阳黑子、太阳耀斑、日珥,还有日冕物质抛射。
我们可以从Soho卫星记录到的太阳活动中,直观感受一下太阳活动的表现。最左图是光球层的太阳黑子活动图,中间是色球层的日珥爆发图,最右边是X射线波段下太阳耀斑爆发即日冕物质抛射的图。我们进一步了解一下每一种太阳活动形式的细节。
首先是太阳黑子。太阳黑子的多少和大小可以作为太阳活动强弱的标志。太阳耀斑、日珥、日冕物质抛射等都是剧烈的太阳活动现象,而且它们都和黑子有着密切的关系。太阳黑子是出现在光球层上的黑斑点,它的温度比周边区域要低大概1000开尔文左右,因此颜色看起来比光球层的其他位置更深一些。人们发现太阳黑子的数量变化具有周期性,有的年份多,有的年份少。我们后面会继续探讨这个问题。我们用木星和地球的比例来对照一下太阳黑子的大小,最大的太阳黑子可以装入好几个地球。
太阳耀斑,是色球表面忽然出现的大而明亮的斑块。一个大的耀斑在短时间内就可以发出相当于10亿颗氢弹爆炸产生的能量。经过长期观测发现,大多数的太阳耀斑和太阳黑子活动密切相关。
日珥是指色球层上发生的一种剧烈的太阳活动现象。热喷射的气体往往呈现出弧状,也可能呈现针状,像太阳的耳朵一样,由此得名。在日全食的时候,我们可以用肉眼直接看到火红色的日珥。在日珥爆发的时候会喷射出大量的带电粒子,太阳风的强度会上升。
日冕物质抛射则是规模最大、程度最为剧烈的太阳活动。日冕物质抛射表现为日冕结构在几分钟到几个小时之内就会发生明显的变化,并且向外抛射大量的带电粒子。它使大范围的日冕结构被扰动和破坏。
