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。…     

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.     

太阳爆发:源动力之谜

看似宁静的太阳上存在着诸多活动现象,其中的爆发活动,包括耀斑(solar flares)和日冕物质抛射(CMEs),是太阳系内最剧烈的能量释放,也是造成空间环境和空间天气变化的最主要因素。磁场重联一直被认为是其背后的驱动力,然而确凿的证据一直没有找到。现在,新一代观测卫星太阳动力学天文台(SDO)终于记录到了完整可信的日冕重联过程。文章中我们简要回顾太阳爆发的研究历史,介绍最新的研究成果,并讨论将来的研究重点。     

太阳高能质子束流强上限的估算

第28届国际宇宙线会议上有报道称,在2000年7月14日的GLE事件中观察到了一个与耀斑时间吻合的μ子超出信号.这个μ子超出信号很可能是由这次耀斑产生的太阳高能质子引起的.为了估计到达大气顶部太阳质子的能量和流强上限,本文针对该文章的实验条件,进行了从大气顶部太阳质子束到探测器测到次级μ子的全部过程的模拟.模拟结果显示,相应于这个μ子超出信号的高能太阳质子能量大于40GeV.在太阳质子能谱服从指数为-6的幂律谱的假设下,在90%的置信度下,这次事件中能量大于40GeV的质子流强上限为5.1×10-3/(cm2·sr·s).     

日冕高温之谜

作为常识 ,我们都知道太阳表面的温度是 6 0 0 0K ,但在太阳表面附近的大气层 ,也就是一层薄薄的过渡层内 ,天文物理学家称之为日冕的区域 ,它的温度却可高达几百万度 .这个现象一直困扰着太阳物理学家们 ,他们不知道是什么原因使过渡层的温度会比太阳表面高出 10 0 0倍左右 .在 1990年 ,太阳与日光层观测卫星 (简称为SOHO)首次证实 ,在太阳表面围绕着一束磁力线网络 ,科学家们称之为光球 .这些磁力线都终结于太阳表面 ,因此在太阳表面处形成了一个固定出现的磁回路的“粗毛地毯” .磁回路间会发生相互间的合并、爆破、直至消失 .面对这些…     

一个和X级太阳耀斑相关的甚高能GLE事件

分析怀柔宇宙线EAS阵列在1991年6月份的计数率,数据表明在6月15日的太阳X12/3B级大耀斑后的GLE事件持续期间,TeV能区的宇宙线强度在25min内比通常有将近4a的超出,增强过程持续约25min.     

太阳远紫外在临近空间的辐射特性研究

太阳远紫外辐射是临近空间能量输入的主要来源之一,临近空间环境对太阳爆发活动的响应是有待深化研究的重要科学问题。对太阳远紫外在中高层大气的辐射特性进行研究,是研究临近空间大气成分与密度变化、光化学反应以及动力学过程的重要基础。利用FISM2耀斑模型计算的远紫外数据和MSIS-E-00模型提供的地球中高层大气数据,将120～190 nm的太阳远紫外辐射分为7段,使用基于Lambert-Beer定律的大气辐射传输方法进行数值模拟。选取2010年1月至2020年12月共11年间的150组耀斑数据,利用时间滞后互相关(TLCC)评估了太阳远紫外辐射和软X射线的耀斑峰值时间差,使用最小二乘法(LS)计算了二者的耀斑峰值流量关系,然后利用大气辐射传输方法计算了耀斑爆发时太阳远紫外在临近空间(20～100 km)的光谱特性、流量变化以及加热率变化,最后计算了太阳远紫外辐射在地球大气中的沉积情况。计算结果表明,在太阳耀斑爆发过程中,远紫外辐射的流量出现明显变化,流量峰值比软X射线提前240 s左右;远紫外辐射与软X射线的流量峰值近似线性相关,大于140 nm波段的系数随波长的增加而增大;在20～100 ...     

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.     

《高能物理》早期的一些回忆

天文学家们首次记录了太阳以外的恒星内部所发生的震动。天文学家们把这种震动叫做“星震（starquakes）”。星震为洞察恒星内部神秘的运行机制打开了一扇窗子。科学家们研究过太阳内部发生的类似震动,而且有证据表明特大型的中子星拥有星震现象。但是,他们以前从未观察到其他恒星内部的震动。     

羊八井太阳中子望远镜和中子监测器对2005年1月20日GLE事件的探测

西藏羊八井位于东经90.53°, 北纬30.11°, 海拔4310m, 垂直地磁截止刚度14.1GV. 2005年1月20日羊八井太阳中子望远镜和中子监测器探测到与X7.1/2b太阳耀斑相关的GLE事件, 其中太阳中子望远镜能量>40MeV的能道在5min(07:00—07:05UT)和20min(07:00—07:20UT)的时间间隔内计数率增长的统计显著性分别是3.7σ和6.0σ, 同时羊八井中子监测器也探测到计数率的增长,初始时间为06:51—06:52UT. 观测表明在这次GLE事件中太阳质子可被加速到能量大于10GeV.     

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…     

极紫外波段的太阳磁重联结构

<正>封面图显示的是2011年8月17日太阳爆发事件中磁场进行重联的伪彩色图像。其中红色代表温度相对较低的百万度级的日冕环,绿色代表重联后新形成的千万度级的耀斑环,蓝色显示的是太阳表面的结构。图中以地球的大小来对比一个中等级太阳爆发的规模尺度。图像数据来自美国国家航空航天局(NASA)的太阳动力学观测卫星(SDO),后由苏杨处理合成该封面图。     

多角度偏振遥感中太阳耀光剥离的深入研究

太阳耀光一直是困扰水质遥感的突出问题。传统的利用光的偏振性剥离太阳耀光的方法只有当太阳光以水的布儒斯特角入射时才能实现,因此该方法在实际应用中受到了极大的限制。通过深入研究光产生偏振现象的物理机理,找到了在任意入射天顶角情况下通过偏振测量去除太阳耀光的方法,并得到了较为满意的实验验证,使得在向多角度偏振遥感中太阳耀斑剥离的实际应用又迈进了一步。     

太阳磁重联的新证据

新观测为太阳系内最剧烈能量爆发现象提供了迄今最完整的图像证据太阳耀斑(solar flare)可以将太阳大气中的等离子体从百万度加热到几千万度。常随其爆发的还有日冕物质抛射(CME),可将几十亿吨的等离子抛进行星际空间。CME到达地球可扰乱地磁层,破坏电网设备,通讯系统等其他基础设施,对宇航员及在极地高空飞行的乘客造成潜在危险。     

空间太阳阵二次放电的模拟实验研究

二次放电是造成空间高压大功率太阳阵功率损失的主要原因.通过地面模拟实验研究，确定 了二次放电阈值电压并监测了二次放电脉冲电流，对高压太阳阵二次放电特性及其击穿机理 进行了讨论.结果表明，高压太阳阵工作电压和电池串间电流的提高增加了高压太阳阵发生 二次放电事件的可能性；通过采用特殊的结构设计和在太阳阵电池串之间涂覆RTV胶，可以 有效抑制二次放电事件的发生. 关键词： 高压太阳阵 空间静电放电 二次放电     

破解太阳中微子失踪之谜

 2001至2003这3年时间里,太阳中微子的研究进入了一个黄金时期。在这个时期中,一个困扰了物理学家40年的难题被漂亮地解决了。这个难题的解决对于物理学和天文学来说都非常重要。本文将简要回顾3年来关于太阳中微子研究的惊人进展。太阳中微子的产生20世纪上半叶,物理学家们普遍相信太阳发光图1太阳内部的典型核聚变反应是由于其内部不断发生从氢到氦的核聚变反应。根据这一理论,在太阳内部每4个氢核(即质子)转化成1个氦核(4He)、2个正电子(e+)和2个神秘的中微子(νe),见图1所示。     

科苑快讯

探索宇宙大爆炸———美天文学家发现重要证据美国国家宇航局的一颗人造卫星日前发现了一个有关伽玛射线脉冲形成机制的重要线索 ,这可能是迄今为止天文学家们发现的最重要的证据之一 ,它有可能揭示宇宙大爆炸的秘密。美国国家宇航局的ReuvenRamaty高能太阳分光镜成像卫星 (RHESSI)本来是用于研究太阳耀斑的 ,然而 2 0 0 2年 12月 6日它在拍摄太阳耀斑照片时竟意外地在横跨太阳边缘的背景区域捕捉到了一个极强的伽玛射线脉冲 ,首次提示出伽玛射线脉冲的偏振现象。这一发现表明磁场有可能是伽玛射线爆发的背后因素。太阳耀斑是太阳大气中…     

科学家正在揭开太阳中的微子之谜

 揭开太阳中微子之谜已成为即将过去的2001年物理界最引人注目的事件之一,著名俄罗斯物理学家、科学院院士维塔利·金兹堡在接受俄通社-塔斯社记者采访时指出,“问题在于,在所有实验中记录的来自太阳的中微子流都低于理论预期值,这种偏差已成为激烈科学争论的原因,这一问题会影响到我们关于太阳内部结构以及太阳内部发生核反应的概念是否正确。现在我们只知道3种中微子---电子中微子、μ子中微子和τ子中微子,物理学家在一定程度上相信,实验也将继续证明,这几种中微子在从太阳内部飞向地球的过程中一定会互相转化。     

太阳系起源时间的最早科学推算

 一些读者可能记得曾经有过这样的报导:大约一九八二年四、五月间,九大行星都运行到太阳一侧,而且几乎全集中到大约九十度的一个角度内。这当然是相当罕见的事件。但鉴于九大行星以不同的速度绕太阳运行,这种事件迟早会出现的。如果知道了九大行星的运行周期及它们目前的位置,可以预测多少年以后会有这样的事件发生。 值得注意的是,早在两千年以前,我们的祖先就进行过类似的推算,并据此来计算太阳系的起源时间。 在西汉中期,有一本叫作《命历序》的纬书出现。纬书是一种讲迷信的书。     

基于改进非线性劈窗算法的VIIRS中红外海面耀斑区反射率计算

传感器入瞳处接收到的中红外波段(3~5 μm)能量包含反射的太阳能量与地物自身的发射能量。通常该波段反射的太阳能量很弱,但在海面太阳耀斑区等特定情况下,被中红外通道探测到的反射太阳能量是比较可观的,且其对大气影响的敏感性较低,同时,对于搭载有在轨定标系统的卫星传感器,使用黑体定标后的中红外波段的在轨辐射性能相当稳定的。因此,考虑将中红外波段的海面耀斑区反射率作为用于反射太阳波段交叉定标的基准。基于这个想法,构建了改进的、适用于VIIRS(visible infrared imaging radiometer)中红外波段的非线性劈窗模型来计算南印度洋海面耀斑区中红外反射率。首先统计得到VIIRS M12和M13波段海面反射率的限定关系,然后使用非线性劈窗算法模拟计算海面反射率,模拟模型的不确定度为0.83%。在此基础上使用VIIRS的M12波段(中心波长为3.697 μm)太阳耀斑区数据计算选取的样本区的海面反射率。然后使用两种方法对反射率精度进行验证,精度分别为0.29%和0.23%,假设M12和M13波段海面反射率相等的反射率计算结果精度分别为2.48%和1.03%。该计算模型大大提高了精度,说明该模型用于VIIRS M12中红外波段计算海洋耀斑区反射率是有效可行的,其精度能够满足中红外波段海面反射率作为波段间定标基准的需求。