太陽風是如何形成的?

學家很早就知道太陽在劇烈活動時,會發射出粒子。不過,證實太陽隨時都會發出粒子的證據來自彗星的研究。1950年德國物理學家比爾曼(L. Bierman)的計算顯示,來自太陽光的輻射壓力不足以解釋為何彗星的離子尾總是筆直背向太陽。於是,他認為太陽必然隨時都會發出粒子流。伯克蘭於1908年曾經提出類似的看法,不過並未獲得重視。事實上,太陽每秒拋出約100萬噸的物質,這些粒子稱為太陽風。

太陽風主要由質子和電子構成,其中大約95%是質子(也就是失去一顆電子的氫原子),4%是α粒子(也就是失去兩顆電子的氦原子),1%由其他離子構成(主要是碳、氮、氧、氖、鎂、矽和鐵)。太陽風粒子的成分和太陽差不多,幾乎包含週期表上所有的元素。

太陽風的密度很低,在地球附近,密度約為每立方公分5顆粒子,比實驗室中所能製造出來的真空還要稀薄。相較之下,地球表面的大氣每立方公分約有10的19次方個分子。儘管如此,太陽風仍然能對地球環境造成很大影響。

由於磁通量凍結效應,太陽風會把太陽磁場帶入行星際空間,形成所謂的行星際磁場(interplanetary magnetic field)。太陽風粒子的速度約每秒300至800公里,不過,閃焰或日冕物質噴發(coronal mass ejection)會將太陽風加速至超過每秒1000公里。太陽風的速度在經過地球,甚至到遙遠的冥王星都不會下降,直到抵達太陽圈(heliosphere)的邊界才會減慢。太陽圈是太陽所能影響的範圍,可說是太陽的勢力範圍,距離太陽大約100至200天文單位之遠。

高速太陽風

日冕洞、閃焰和日冕物質噴發會產生速度很高的太陽風。日冕洞首先於1957年被發現,它是日冕上巨大而且會持續存在的密度、溫度和磁場強度都較低的區域。日冕洞的磁場是開放的,向外延伸至太陽系中。高能日冕電漿能夠沿著這些磁力線射出,而不會被其他地方封閉的磁力線阻撓。

日冕洞所產生的太陽風速度可達每秒800公里,日冕洞可能出現在日冕的任何位置,而且可能持續數個月之久。當它位於太陽赤道面附近,可能造成極光每隔27天出現,這是由於太陽大約每27天自轉一周。

美國宇航局的科學家週二稱,太陽表面象噴泉一樣噴射出的熾熱氣體可能會為人類揭開日冕之謎提供新線索。

  科學家們觀測到太陽表面猛烈噴出的氣體呈拱形,高出太陽表面達300,000英里,對它的研究可能有助於解釋日冕形狀多變和溫度極高的原因。現在,科學家對日冕的極高溫度的來源逐漸有了一些了解,但對其成因仍一無所知。

  日冕是太陽大氣層的一部分,在日全食的時候可以通過肉眼看到。由於日冕的活動會對衛星和地球的高科技電子設備造成破坏,所以天文學家以及其它方面的科學家很早就開始對它進行研究。日冕的溫度約是太陽表面溫度的1000倍,科學家們數十年來對此百思不得其解。天文學家相信,借助於美國宇航局的TRACE自動控制宇航飛船拍攝的日冕拱形噴泉圖片,太陽大氣上層數百萬度高溫之謎能夠解開。

  研究這一現象的天文學家馬庫斯-阿什旺登(Markus Aschwanden)稱這種熾熱高溫可能是在太陽表面磁場發生變化並相互碰撞時產生的。他認為太陽表面並不穩定,磁力場也不穩定,它們會發生碰撞或相互結合,磁場的融合可能就是日冕高溫的來源。

  天文學家對日冕暈環的研究已經有幾年了,30年來,人們一直認為暈環的上部比底部溫度高得多,因為頂部氣體較稀薄,不能向外輻射太多的熱量。然而,新拍到的高解晰度圖片以及TRACE收集的資料顯示太陽的每個暈環都是由較小的暈環組成的,就象粗繩由多股較細的線結成的一樣。這些圖片資料表明,其中一些小暈環的溫度比其它暈環溫度高,而整個暈環從底部到頂部的溫度差異並不象以前人們認為的那樣大。(


閃焰是太陽表面的局部爆炸現象,它能產生秒速達1000公里的太陽風。在極端狀況下,一次閃焰在數分鐘內所釋放的能量相當於整個太陽0.1秒的總能量,這相當於20億百萬噸的黃色炸藥的威力。

日冕物質噴發首先於1973年被觀測到,它是太陽最大規模的拋出物質過程。典型的日冕物質噴發會一次拋出1兆公斤的日冕物質,所產生的太陽風速度可以高達每秒1000公里。

感想:
原來太陽風的形成
是跟日冕有關
也會造成極光
現在大家知到了嗎
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