太阳活动与地球的空间环境

 光辉的太阳是地球万物生长的天然能量源泉,它不断地向太空发射大量的光和热．观测表明,太阳光球及其以上的太阳较外层大气中,时常有较大尺度或局部区域的、缓慢的或爆发型的变化现象,诸如太阳黑子、日珥和耀斑等,太阳物理学家把这些现象统称为“太阳活动”．太阳活动现象非常复杂多变,可以说是相当的丰富多彩．太阳黑子数目的变化具有显著的周期性,太阳黑子大量出现的期间叫做太阳活动峰年,黑子极少的期间称为太阳活动谷年或低年,两个峰年之间的周期平均约１１年．随着２１世纪的来临,美国国家海洋和大气管理局的科学家发出警告说,２０００年太阳活动将进人极大年──即太阳活动高峰期,剧烈的太阳活动可能会扰乱近地空间环境.     

关于“苏黎世系统”的黑子数

 江苏吴县读者葛孝煌同志去年曾来信询问:沃尔夫提出的太阳黑子计算方法R=K(N+10g),瑞士苏黎世天文台改正数K为多少,N、g日变数如何获得,怎样由月平均值求年平均值等.现请中国科学院紫金山天文台刘炎先生答复.希望有更多的读者参与《物理信箱》栏目的建设.     

纪念施瓦布发现太阳黑子周期

 １９９９年８月开始,又一个太阳活动峰年到来了。现在,我们通过有滤光镜的小型望远镜就可看到太阳黑子。太阳活动主要是指日面黑子、日珥和耀斑活动。通常,把“太阳黑子数”作为太阳活动水平的指标。黑子实质上是具有强磁场的低于光球层温度的旋涡。太阳磁场有一个重要性质：每隔１１年,南北极对换一次;同时,太阳黑子就爆发一次（这一现象可从天文学上的“蝴蝶图”中看出）。剧烈的太阳活动会影响地球上的环境变化。科学研究业已表明,厄尔尼诺现象、全球粮食作物产量、癌症患者的死亡率、地球气候变化曲线都与太阳黑子活动有着密切关系。太阳黑子爆会导致地磁变化,航天器失灵,通讯中断等现象。     

用羊八井太阳宇宙线探测装置对太阳耀斑中子的初步探测

羊八井的地理优势特别适合于对太阳耀斑中子的观测.中日双方合作在羊八井建造了太阳中子望远镜和中子监测器,准备在第23太阳活动周的峰年到来之际,对太阳耀斑中子进行观测.设备于1998年10月开始采集数据,并在1998年11月28日观察到伴随一次X3.3级耀斑的计数超出.本文报道初步的探测结果.     

太阳在平静期的躁动

明亮的太阳光球表面经常出现一些小黑点,这就是太阳黑子．据科学家的解释,太阳黑子的产生是太阳内部磁场发生变化的结果．太阳黑子的数量并不是固定的,它会随着时间的变化而上下波动,每11年太阳黑子活动会从极大期下降到极小期,然后再回到极大期,这称为一个太阳黑子周期．太阳黑子周期是1843年由德国天文学家发现的．太阳黑子是人们最早发现也是人们最熟悉的一种太阳表面活动;人们后来发现其他的太阳表面活动也存在着一定的周期而且似乎和黑子周期一致．     

不平静的太阳

太阳是地球上光和热的源泉、对于人类来说,光辉的太阳无疑是宇宙中最重要的恒星.在古代,太阳一直是人们顶礼膜拜的对象、早在几千年前,中国甲骨文或一些古籍上就有对日食和太阳黑子现象的记载.1609年,伽利略率先用天文望远镜观测太阳黑子,1666年牛顿用棱镜发现了太阳可见光光谱。19世纪以来,随着观测的全面深入,科学家们发现了许多太阳活动现象,以及太阳活动与地球气候的变迁以及日地空间物理现象有着密切的关系、20世纪中,进入空间时代以来,科学家们利用一切手段,开始全波段观测太阳,并深入研究太阳活动及其对地球的影响.     

关于太阳黑子的对话

 在天文台的一间装饰简朴的办公室内,记者陈惠(陈)与研究太阳科学家王先生(王),正在热烈讨论有关太阳黑子的问题.陈:王先生,您是研究太阳的专家,我有一些关于太阳黑子的事想请教您.王:不敢当.我当个学生,来答复您的提问吧！也可能达不到满分.     

基于混沌理论的太阳黑子数平滑月均值预报

太阳黑子活动长期预报对航天、通讯、防灾等具有重要的指导意义. 针对加权一阶局域法在多步预测时存在累积误差效应, 建立了基于相空间重构技术的径向基函数神经网络预测模型. 用该模型对第22, 23 太阳周黑子数平滑月均值进行逐月预报, 并与实测值进行比较. 结果表明, 预报的绝对误差可以控制在15.00 以内, 平均绝对误差分别为5.47, 2.83, 相对误差控制在15.00%以内, 平均相对误差分别为5.45%, 4.60%, 验证了该模型在预测太阳黑子数时具有较高的精度. 将该预测模型用于第24 太阳周黑子数平滑月均值预报, 做出了自2009 年1月到2019年12月共132 个月的黑子数平滑月均值的预报, 指出黑子数平滑月均值的最大值为104.77, 将出现的时间为2013年1月.     

太阳与太阳黑子的活动期

许多自然现象都与太阳黑子的活动周期有关 ,例如太阳辐射的强弱、太阳黑子数的变化等 .过去受许多原因不明的涨落的影响 ,使研究黑子数在较短时期内的变化变得较为复杂 ,且数据不太正确 .显然原始资料提供的时间愈长 ,则愈有把握给出有关太阳黑子变化的历史图像 .早在伽利略时代 ,就可以对太阳黑子进行直接的计数 ,早期的计数方法是利用铍 - 1 0原子在格陵兰岛和南极洲的冰层内的遗迹来推断的 .因为在太阳黑子的活跃期 ,太阳的磁性活动也变强 ,这时就会排斥来自银河系的宇宙射线 ,从而导致铍 - 1 0原子在地球大气层内的数量变少 .铍 - 1 0原…     

太阳黑子与洪水

 光辉的太阳有时也会出现黑斑,在风沙蔽日,漫天烟雾之时,人们用肉眼就能看见。我国史册《汉书·五行志》中曾记载:三月己未,日出黄,有黑气大如钱,居日中央。这就是汉成帝河平元年(公元前28年5月10日)观测到的一次太阳黑子的记录,它比欧洲人发现黑子早800多年。     

太阳耀斑与全球变暖

最近 ,美国Duke大学和美国陆军研究所的科学家N .Scafetta和B .J .West博士对太阳耀斑的活动与地球温度变化之间的联系找到了新的论据 .这项研究为地球不断变热过程的原因找到了另一种解释 .过去大家都认为 :太阳耀斑与地球气象之间的关系是非常密切的 ,它的影响已超越了人类对地球环境的影响 .事实上覆盖在我们这个行星上的气流的运动是极其复杂的一种湍流运动 ,要确定太阳耀斑的活动与大气流动之间的关系是一项很有挑战性的课题 ,因为当太阳耀斑突然爆炸时 ,它将使空气的运动规律以及它们与地球表面间的相互作用变得模糊不清 .这样一来…     

下一周期太阳黑子活动将更剧烈

美国科学家6日表示，下一个周期的太阳黑子活动将比上一周期强30％至50％．这是根据新的太阳动力学模型做出的突破性预报，它能提前几年精确预测太阳黑子的活动，将有助于社会应对太阳风暴．     

太阳高纬和低纬活动现象的混沌与分形特征

为了研究太阳高纬度和低纬度活动现象在南北半球的混沌与分形特征, 结合递归分析方法与Grassberger-Procaccia算法两种技术对1952年2月至1998年6月的极区光斑和黑子数目两种太阳磁活动指标进行了详细分析和比较. 主要结论如下: 1)由于太阳活动现象与磁场的时空演化密切相关, 导致太阳活动在南半球和北半球的混沌与分形特征具有不对称性, 太阳高纬度和低纬度活动现象的混沌与分形特征具有差异性; 2)太阳高纬度活动现象比低纬度活动现象具有更强的混沌程度和更复杂的分形结构, 其中太阳高纬度活动现象在北半球具有最强的混沌程度和最复杂的分形结构.     

中国太阳物理观测研究跃居世界先进水平

 国际天文学联合会(IAU)第141次学术讨论会于去年9月在北京举行.笔者在参加会时了解到,近年来我国在太阳物理研究方面取得了很多成果,引起了世界太阳物理学界的关注.我国学者艾国祥、汪景琇在会上作了特邀报告.艾国祥报告题目是“太阳磁场测量的进展”,江景琇报告题目是“磁场向量的分析”.他们的报告引起与会者的极大兴趣和热烈讨论.国外许多专家学者认为,中国在太阳活动22周峰年期间的黑子群和太阳耀斑爆发研究中,特别是近年在太阳磁场和速度场的观测研究方面已跃居世界领先地位.     

地球磁极的反转

1957年至1958年,人们第一次观测到了太阳普遍磁场的极性变换,当时曾引起轰动.现在,人们普遍地认为:太阳普遍磁场极性反转可能是经常发生的现象,也许每逢活动峰年,太阳普遍地磁都要发生一次极性的变化,但是并不是那么有规律.例如,曾经观测到太阳南北两极的极性同时都是N极,这是一个很奇怪的现象.目前,在天王星上也许正在经历着磁极反转,这使得磁极反转的现象再次引人注目.对岩石磁性的研究表明,在地球上的整个地质年代里,地球的磁极也一直在变化.地球外核的流体中的“发电机”如何会使得地球磁极发生反转呢?这个课题正成为地球物理研究的热…     

利用YBJ-ARGO实验研究太阳2005年1月16日—20日爆发期间宇宙线变化

分析了2005年1月15日至27日的YBJ-ARGO-SPT实验数据, 观测到了期间由太阳耀斑引起的宇宙线福布什下降, 与其他观测手段的观测结果一致. 根据次级粒子多重数的不同, 分能区进行了讨论, 发现在同一观测地点, 福布什下降幅度随能量升高而变小. 这是第一次在同一观测地点分能区对太阳活动期间宇宙线福布什下降的观测结果, 与理论预期相符合.     

太阳的光辉

 人类处在天地之间，每日目睹昼夜更替，每年经历寒暑变迁。"日居月诸，照临下土"。人类在阳光下生活、生存，与生具备的亘古不变的好奇心，也一直激励人们关心周围的自然现象，"日月安属?列星何陈?"几千年来，人类历经世代更迭，观念更新，从以地球为中心的地心说到以太阳为中心的日心说，直至1609年伽利略开始使用望远镜观测太阳黑子，人类对太阳逐渐有了正确的科学了解。到国际天文学联合会（IAU）成立的1919年为止，人们已经发现了太阳光谱中的大量谱线（Fraunhofer，1814）；发现了太阳黑子的蝴蝶图分布及其11年活动周期（Schwabe，1843）；发现了剧烈的太阳耀斑活动（Carrington，1859）；通过日食期间的太阳光谱观测，发现了一种新元素：氦（Secchi，1868），次年又发现了一条与众不同的谱线，它与当时所有已知元素的谱线都不吻合，以为是发现了另一种新元素；此外，还发现了太阳黑子具有强磁场（Hale，1908），这是人类首次在地球以外的天体上发现磁场。这些工作为太阳物理以及天体物理的发展奠定了重要基础。     

基于时变阈值过程神经网络的太阳黑子数预测

太阳黑子活动直接影响着外层空间环境的变化，为保证航天飞行任务的安全必须对其进行有效预测.为此，提出了一种基于时变阈值过程神经网络的时间序列预测模型.为简化模型的计算复杂度，开发了一种基于正交基函数展开的学习算法.文中分析了模型的泛函逼近能力，并以Mackey-Glass时间序列预测为例验证了所提模型及其学习算法的有效性.最后，将该预测模型用于太阳活动第23周太阳黑子数平滑月均值预测，取得了满意的结果，应用结果同时表明：所提预测方法与其他传统预测方法相比预测精度有所提高，具有一定的理论和实用价值. 关键词： 太阳黑子数 时变阈值过程神经网络 时间序列预测 泛函逼近     

日珥

 日珥是一种非常壮观和艳丽的太阳活动现象.如果把太阳看作是个以炽热等离子体为燃料的熊熊火球,日珥就是从这个大火球中往外穿出来的鲜红火舌,它是等离子体在强而复杂的太阳黑子磁场中运动而形成的.日珥形状千姿百态,有像浮云、喷泉、龙卷的,有环状、弧状、蘑菇状的,有如篱笆一片,或如一丝孤烟,乃至悬浮在空中状的,犹似朵朵绚丽花朵,变化万端,蔚为奇观.     

太阳活动对地球的负面影响

 太阳有时候会向地球喷射大量的粒子流,对人造卫星造成严重破坏。然而,准确预报这些太阳耀斑的出现时间却是困难的。但是现在,一些物理学家认为,我们即将面临近几年以来最猛烈的太阳耀斑活动。一场浩劫万圣节前夜(每年的10月31日)常被人们想象成有神秘现象和怪异事件发生的特殊日子。但是无论如何,发生在2003年10月下旬的事件都是历史上罕见的--全世界的无线电通信被迫中断、美国航空航天局的半数卫星出现故障、瑞典境内5万人停止了电力供应、全球航空业损失数百万美元。其实,这些事件并不是什么神秘现象,而是我们再熟悉不过的太阳造成的。在11年的周期内,太阳要经历一个较为活跃的时期。