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晒太阳长雀斑 太阳黑子:长在太阳表面的“雀斑”

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太阳看上去是一个十分稳定的发光天体,不过它的大气层却并不平静,不断经历着局部性的剧烈活动。从地球上进行观测,能够看到太阳表现时常会有“暗影”浮动,它们就像长在太阳上的“雀斑”一样,不过它们还有一个科学的名称叫太阳黑子。

太阳黑子

不安分的黑子群

太阳的大气层从里向外可分为光球、色球和日冕。太阳黑子便是发生在太阳光球上的巨大气流漩涡现象,大多数都呈现出椭圆的形状。如果近距离观察黑子就会发现,一个成熟的黑子一般由中心颜色暗黑的部分和周围的暗黑部分组成,它们分别叫作黑子的本影和半影。

有人认为太阳黑子是黑色的,其实黑子并不黑,它属于太阳光球上的低温区,其本影的绝对温度在4000℃左右,半影在5400℃左右,而周围的光球温度都在10000℃以上,所以在明亮的背景反衬之下,才会显得比较暗黑。如果单独将太阳黑子取出来,它的光芒甚至会超过月亮。那么,到底是什么导致太阳黑子的温度如此低呢?原因就是它本身具有的强磁场,能够抑制太阳内部的能量向外传递。因此,当强矿场浮现到太阳表面时,这个区域的温度就会明显下降,从而产生太阳黑子。

太阳黑子总是喜欢成群结队地出现,而且在一个黑子群中,会具有多种复杂的磁场。黑子群越大,磁场的极性就越复杂,磁场也越强大,也表现得越不安分。

黑子越多,太阳越暗吗

太阳黑子看上去微不足道,可实际体积却大得惊人。一般小一点的黑子尺度约为1000千米,大一点的黑子甚至可以达到20万千米以上,就算放进几十个地球也很容易。

如果按照常理来说,黑子的数量越多,太阳就会变得越暗。可是现代天文学家经过长期的观测后却发现,太阳黑子的数量越多,太阳反而会越亮。在太阳活动的高峰年,也就是黑子数量最多的时候,太阳的亮度也最强烈。太阳亮度的这种“反常”现象是怎么回事呢?因为在太阳黑子大量出现的同时,黑子附近以及太阳表面的其他部位往往会出现许多比光球更明亮的耀斑,它们的亮度足以补偿黑子减弱的光亮,甚至绰绰有余,所以整个太阳的亮度才会在黑子增多时变得更加明亮了。

黑子的“蝴蝶舞步”

黑子的运动规律一直都是天文学家关注的重点。1861年,英国天文爱好者卡林顿第一次发现太阳黑子在日面上的运动规律是向赤道方向移动。后来,德国天文学家古斯塔夫·施波雷尔在卡林顿的观测数据上进行深入研究,最终得到了太阳黑子在日面位置上的移动轨迹,呈现出蝴蝶图样的分布。

在太阳活动周的初期,南半球及北半球的平均纬度都在30°附近,不过随着太阳的活动时间增长,黑子出现的纬度将渐渐向太阳的赤道转移,直到太阳活动周结束,黑子群的平均纬度已经变成了8°。不仅如此,在每一个太阳活动周结束时,又会有新的黑子群出现在高纬度的区域,形成前一周黑子在低纬度区域,而新一周黑子在高纬度区域的情形,而且这样的情形会一直持续一年左右。

如果我们将日面纬度当成纵坐标,将时间当成横坐标,而将黑子的运动轨迹画在图上,就能够得到一串翩翩起舞的美丽的蝴蝶形图样。这种现象也被称为黑子的“蝴蝶舞步”。

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