【备考干货】太阳活动对地球的影响重点知识整理

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太阳大气层从里到外分为光球、色球和日冕三层。

太阳大气经常发生大规模的运动，称为太阳活动。太阳活动的类型较多，其中最主要的是黑子和耀斑，它们是太阳活动的重要标志。近几十年的研究还表明，地球上许多自然灾害的发生与太阳活动有关，如地震、水旱灾害等。

太阳是浩瀚宇宙中一颗普通的恒星，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。

1、 太阳活动的主要类型

从整体看，太阳处于稳定状态，但是从局部看，太阳大气经常发生着变化，而且会以每11年左右为周期释放巨大的能量，这就是太阳活动。太阳活动的主要类型有：

（1）太阳黑子

太阳黑子在光球上经常出没，而且通常成群出现暗黑色斑点。实际上黑子并不黑，只是这些斑点凹进太阳表面，有的可达100千米，其温度比光球表面温度大约低了1500度左右，由于明亮光球的衬托，就显得暗淡些，故名“黑子”。

黑子是太阳表面最活跃的地方，它是沿着太阳的自转方向而运动着的旋涡。至于黑子里面的物质，其运动速度极快，每秒可达1000米~2000米，远比地球上12级台风快得多。所以又可以说黑子就是太阳表面的“风暴”，这“风暴”的范围有大有小，大的可装下10多个地球，小的直径只有2000千米~3000千米。“风暴”的寿命有长有短，长者寿命可达数月，极个别的可超过1年，而短的仅有几天或几个小时。

黑子极少单个出现，通常是成双成对，或是一群一群地出现。在1个黑子周期（平均为11年）内大约可以观察到1500个黑子群。在黑子群中也往往有两个主要的成对黑子。

太阳黑子的多少与大小，随着时间的变化具有一定的周期性。根据长期的观察记录可知，这个周期是11.3年~11.4年。这一消长规律，天文学称为“太阳活动周”。从1755年算起，当前正值第23个活动周期。

（2）太阳耀斑

太阳耀斑是在太阳色球层上局部地区突然出现、并迅速增大的亮斑，也叫“色球爆发”。耀斑是太阳上最强烈、最复杂、对人类影响最大的活动现象。

耀斑可以在极短的时间内释放出巨大的能量并产生多样的辐射。通常耀斑持续时间只有几分钟至1小时。据观察，一个耀斑爆发时，温度可达几百万摄氏度，其释放出来的能量，可达1022 J~1023 J，相当于100亿个百万吨级氢弹爆炸时产生的威力，几乎与地球上全部矿物燃料所能产生的能量相当。其能量释放主要以辐射方式进行，其中的一部分可以到达地球。

研究发现，几乎所有的耀斑都发生在黑子附近，且多出现在强磁场区，因此认为耀斑是磁场不稳定的产物，其巨大能量可能来自黑子磁场。研究还发现耀斑与黑子伴随发生，常随黑子群的增多而增多，其周期亦为11年。

（3）太阳风

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。

2、太阳活动对地球的影响

（1）对地球气候的影响

太阳活动使太阳的高能辐射（紫外线和X射线波段）的辐射量产生大幅度的涨落，由太阳发出的带电粒子流也有极大的变化。高层大气物理状态的变化，会逐层向下传递，其结果又会影响到地球表面附近的气候变化，而且会对某些地区的气压和大气环流造成影响，从而导致许多地区的气候异常。科学家们认为气候变化也有11年和22年的周期性。这些周期性，是由于太阳黑子的活动周期引起的。一般说来，降水量的年际变化与太阳黑子相对数的年变化有相关性，谭老师地理工作室综合整理两者的变化周期均为11年；当黑子增多时，地面温度会偏低，反之偏高。科学家发现，我国大范围气温转变年份几乎都和11年周期的太阳活动极大年相吻合，还发现当耀斑出现后1个月，地面气温平均可升高1℃。

（2）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。

（3）对地球磁场的影响

地球本身是个巨大的磁体，在一般情况下，磁场的分布是比较稳定的。随着太阳上大耀斑的出现，大量的高能带电粒子流闯入地球磁场后会因磁场作用发生运动方向的偏离，同时它们也会反作用于地球磁场，使地球磁场发生剧烈扰动，产生“磁暴”现象，使磁针剧烈颤动，不能正确指示方向，造成地球磁性仪器设备失灵，飞机、船只会因此迷航，甚至失事。磁暴发生时，带电离子在地球磁场中运动可能产生强大的感应电流，进而影响高纬度地区的供电设备、输油管道和电话系统。如1989年3月太阳耀斑导致的磁暴，使加拿大魁北克省供电网断电9小时，损失10亿美元。

（4）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动的卫星、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有很高的静电，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。

（5）对农业、林业生产的影响

太阳活动和农业生产的关系也相当密切。据国外研究表明，太阳活动每11年周期对雨量影响的变幅平均为25%，对某些地区气温影响的变幅平均为1℃，对农作物生长期的影响变幅为58天。人们在分析了世界小麦生产的统计情况后发现，小麦产量随太阳活动而升落，平均变幅为10%。

太阳活动也直接影响到树木的生长。树木生长年轮的变化有明显的11年周期。如我国台湾省丝柏树的增长有22年及11年周期，美国西部干旱地区的古老树种——具芒松的年轮反映出，在黑子多的年份长得厚，反之则薄。

（6）对人类健康的影响

20世纪70年代以来，科学家就开始了对太阳活动与人类健康相关问题的研究。统计发现，太阳活动期间，人体的免疫力可能有所下降，有些心血管病人对太阳黑子剧烈活动引起的电离层扰动可能比较敏感。但是专家指出，太阳活动对人类健康的影响微乎其微，因为任何一次太阳风暴所挟带的数量惊人的X射线、等离子电荷和巨大磁场，在穿越上亿千米空间路程时，大多消失在漫漫旅程中，而到达地球的一部分，又被厚厚的大气层挡在门外，能够穿透大气层并对人类产生影响的仅是极少数，因而对其影响不必畏惧。但是，太阳活动所带来的太阳电磁辐射的增强，对人体健康将产生不良影响，因此人们仍应加强防护，切不可掉以轻心。