太陽風(fēng)是從恒星上層大氣射出的超聲速等離子體(帶電粒子)流。在不是太陽的情況下，這種帶電粒子流也常稱為“恒星風(fēng)”。太陽風(fēng)是一種連續(xù)存在，來自太陽并以200-800km/s的速度運動的等離子體流。這種物質(zhì)雖然與地球上的空氣不同，不是由氣體的分子組成，而是由更簡單的比原子還小一個層次的基本粒子——質(zhì)子和電子等組成，但它們流動時所產(chǎn)生的效應(yīng)與空氣流動十分相似，所以稱它為太陽風(fēng)。

太陽風(fēng)暴

太陽風(fēng)暴指太陽在黑子活動高峰階段產(chǎn)生的劇烈爆發(fā)活動。爆發(fā)時釋放大量帶電粒子所形成的高速粒子流，嚴(yán)重影響地球的空間環(huán)境，破壞臭氧層，干擾無線通信，對人體健康也有一定的危害。

太陽會在太陽黑子活動的高峰時產(chǎn)生太陽風(fēng)暴，它是由美國“水手2號”探測器于 1962 年發(fā)現(xiàn)的，它是太陽因能量的增加而使得自身活動加強，從而向廣袤的空間釋放出大量帶電粒子所形成的高速粒子流，科學(xué)家把這一現(xiàn)象比喻為太陽打“噴嚏”。由于太陽風(fēng)中的氣團主要內(nèi)容是帶電等離子體，并以每小時 150 萬到 300 萬公里的速度闖入太空，因此它會對地球的空間環(huán)境產(chǎn)生巨大的沖擊。太陽風(fēng)暴爆發(fā)時，將影響通訊、威脅衛(wèi)星、破壞臭氧層，對人體的健康也會造成一定影響。

1850年，一位名叫卡林頓的英國天文學(xué)家在觀察太陽黑子時，發(fā)現(xiàn)在太陽表面上出現(xiàn)了一道小小的閃光，它持續(xù)了約5分鐘?？诸D認(rèn)為自己碰巧看到一顆大隕石落在太陽上。

到了20世紀(jì)20年代，由于有了更精致的研究太陽的儀器。人們發(fā)現(xiàn)這種“太陽光”是普通的事情，它的出現(xiàn)往往與太陽黑子有關(guān)。例如，1899年，美國天文學(xué)家霍爾發(fā)明了一種“太陽攝譜儀”，能夠用來觀察太陽發(fā)出的某一種波長的光。這樣，人們就能夠靠太陽大氣中發(fā)光的氫、鈣元素等的光，拍攝到太陽的照片。結(jié)果查明，太陽的閃光和什么隕石毫不相干，那不過是熾熱的氫的短暫爆炸而已。

小型的閃光是十分普通的事情，在太陽黑子密集的部位， 一天能觀察到一百次之多，特別是當(dāng)黑子在“生長”的過程中更是如此。像卡林頓所看到的那種巨大的閃光是很罕見的，一年只發(fā)生很少幾次。

有時候，閃光正好發(fā)生在太陽表面的中心，這樣，它爆發(fā)的方向正沖著地球。在這樣的爆發(fā)過后，地球上會一再出現(xiàn)奇怪的事情。一連幾天，極光都會很強烈，有時甚至在溫帶地區(qū)都能看到。羅盤的指針也會不安分起來，發(fā)狂似地擺動，因此這種效應(yīng)有時被稱為“磁暴”。 隨著科技的進步，極光的奧秘也越來越為我們所知，原來，這美麗的景色是太陽與大氣層合作表演出來的作品。在太陽創(chuàng)造的諸如光和熱等形式的能量中，有一種能量被稱為"太陽風(fēng)"。太陽風(fēng)是太陽噴射出的帶電粒子，是一束可以覆蓋地球的強大的帶電亞原子顆粒流。太陽風(fēng)在地球上空環(huán)繞地球流動，以大約每秒400公里的速度撞擊地球磁場。地球磁場形如漏斗，尖端對著地球的南北兩個磁極，因此太陽發(fā)出的帶電粒子沿著地磁場這個"漏斗"沉降，進入地球的兩極地區(qū)。兩極的高層大氣，受到太陽風(fēng)的轟擊后會發(fā)出光芒，形成極光。在南極地區(qū)形成的叫南極光。在北極地區(qū)形成的叫北極光。

在本世紀(jì)之前，這類情況對人類并沒有發(fā)生什么影響。但是，到了20世紀(jì)，人們發(fā)現(xiàn)，磁暴會影響無線電接收，各種電子設(shè)備也會受到影響。由于人類越來越依賴于這些設(shè)備，磁暴也就變得越來越事關(guān)重大了。比如說，在磁暴期內(nèi)，無線電和電視傳播會中斷，雷達也不能工作。

太陽風(fēng)暴是太陽因能量增加向空間釋放出的大量帶電粒子流形成的高速粒子流。由于太陽風(fēng)暴中的氣團主要內(nèi)容是帶電等離子體，并以每小時150萬到300萬公里的速度闖入太空，因此，它會對地球的空間環(huán)境產(chǎn)生巨大的沖擊。太陽風(fēng)暴爆發(fā)時，將影響通訊、威脅衛(wèi)星、破壞臭氧層。

科學(xué)家形象地把太陽風(fēng)暴比喻為太陽打“噴嚏”。太陽的活動對地球至關(guān)重要，因而太陽一打“噴嚏”，地球往往會發(fā)“高燒”。

太陽風(fēng)暴隨太陽黑子活動周期每11年發(fā)生一次。從去年起，進入太陽黑子的高峰年，太陽黑子進入活躍期，并將持續(xù)到今年夏季。

據(jù)悉，70年代的一次太陽風(fēng)暴導(dǎo)致大氣活動加劇，增加了當(dāng)時屬于蘇聯(lián)的“禮炮”號空間站的飛行阻力，從而使其脫離了原來的軌道。1989年，太陽風(fēng)暴曾使加拿大魁北克省和美國新澤西州的供電系統(tǒng)受到破壞，造成的損失超過10億美元。由太陽黑子活動引起的太陽風(fēng)暴對商業(yè)衛(wèi)星也是重大的考驗。

目前，各國科學(xué)家正在積極研究太陽風(fēng)暴，但是對太陽劇烈活動、太陽黑子爆發(fā)、太陽風(fēng)暴對地球的具體影響以及如何預(yù)防，還需進行不懈的研究。

天文學(xué)家更加仔細(xì)地研究了太陽的閃光，發(fā)現(xiàn)在這些爆發(fā)中顯然有熾熱的氫被拋得遠(yuǎn)遠(yuǎn)的，其中有一些會克服太陽的巨大引力射入空間。氫的原子核就是質(zhì)子，因此太陽的周圍有一層質(zhì)子云(還有少量復(fù)雜原子核)。1958年，美國物理學(xué)家帕克把這種向外涌的質(zhì)子云叫做“太陽風(fēng)”。

向地球方向涌來的質(zhì)子在抵達地球時，大部分會被地球自身的磁場推開。不過還是有一些會進入大氣層，從而引起極光和各種電現(xiàn)象。向地球方向射來的強大質(zhì)子云的一次特大爆發(fā)，會產(chǎn)生可以稱為“太陽風(fēng)暴”的現(xiàn)象，這時，磁暴效應(yīng)就會出現(xiàn)。

使彗星產(chǎn)生尾巴的也正是太陽風(fēng)。彗星在靠近太陽時，星體周圍的塵埃和氣體會被太陽風(fēng)吹到后面去。這一效應(yīng)也在人造衛(wèi)星上得到了證實。像“回聲一號”那樣又大又輕的衛(wèi)星，就會被太陽風(fēng)顯著吹離事先計算好的軌道。

簡介

太陽風(fēng)的密度與地球上的風(fēng)的密度相比，是非常非常稀薄而微不足道的，一般情況下，在地球附近的行星際空間中，每立方厘米有幾個到幾十個粒子。而地球上風(fēng)的密度則為每立方厘米有2687億億個分子。太陽風(fēng)雖然十分稀薄，但它刮起來的猛烈勁，卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過地球上的風(fēng)。在地球上，12級臺風(fēng)的風(fēng)速是每秒32.5米以上，而太陽風(fēng)的風(fēng)速，在地球附近卻經(jīng)常保持在每秒350～450千米，是地球風(fēng)速的上萬倍，最猛烈時可達每秒800千米以上。太陽風(fēng)從太陽大氣最外層的日冕，向空間持續(xù)拋射出來的物質(zhì)粒子流。這種粒子流是從冕洞中噴射出來的，其主要成分是氫粒子和氦粒子。太陽風(fēng)有兩種：一種持續(xù)不斷地輻射出來，速度較小，粒子含量也較少，被稱為“持續(xù)太陽風(fēng)”;另一種是在太陽活動時輻射出來，速度較大，粒子含量也較多，這種太陽風(fēng)被稱為“擾動太陽風(fēng)”。擾動太陽風(fēng)對地球的影響很大，當(dāng)它抵達地球時，往往引起很大的磁暴與強烈的極光，同時也產(chǎn)生電離層騷擾。太陽風(fēng)的存在，給我們研究太陽以及太陽與地球的關(guān)系提供了方便。

形成原因

為了能夠清楚的表述太陽風(fēng)是怎樣形成的，需要先了解太陽大氣的分層情況。

一般情況下，我們把太陽大氣分為六層，由內(nèi)往外依次命名為：日核，輻射區(qū)，對流層，光球，色球，日冕。日核的半徑占太陽半徑的四分之一左右，它集中了太陽質(zhì)量的大部分，并且是太陽百分之九十九以上的能量的發(fā)生地。光球是我們平常所見的明亮的太陽圓面，太陽的可見光全部是由光球面發(fā)出的。

而日冕位于太陽的最外層，屬于太陽的外層大氣。太陽風(fēng)就是在這里形成并發(fā)射出去的。

用X射線或遠(yuǎn)紫外線拍下的日冕照片上可以觀察到在日冕中存在著大片的長條形的或是不規(guī)則行的暗黑區(qū)域，通過人造衛(wèi)星和宇宙空間探測器拍攝的照片，我們可以發(fā)現(xiàn)在日冕上長期存在著這些長條形的大尺度的黑暗區(qū)域，這里的X射線強度比其他區(qū)域要低得多，從表觀上看就像日冕上的一些洞，我們形象的稱之為冕洞。

冕洞是太陽磁場的開放區(qū)域，這里的磁力線向宇宙空間擴散，大量的等離子體順著磁力線跑出去，形成高速運動的粒子流。粒子流在冕洞底部速度為每秒16km左右，當(dāng)?shù)竭_地球軌道附近時，速度可達每秒300~400km以上。這種高速運動的等離子體流也就是我們所說的太陽風(fēng)。

太陽風(fēng)從冕洞噴發(fā)而出后，夾帶著被裹挾在其中的太陽磁場向四周迅速吹散。現(xiàn)在我們肯定，太陽風(fēng)至少可以吹遍整個太陽系。

當(dāng)太陽風(fēng)到達地球附近時，與地球的偶極磁場發(fā)生作用，并把地球磁場的磁力線吹得向后彎曲。但是地磁場的磁壓阻滯了等離子體流的運動，使得太陽風(fēng)不能侵入地球大氣而繞過地磁場繼續(xù)向前運動。于是形成一個空腔，地磁場就被包含在這個空腔里。此時的地磁場外形就像一個一頭大一頭小的蛋狀物。

但是，當(dāng)太陽出現(xiàn)突發(fā)性的劇烈活動時，情況會有所變化。此時太陽風(fēng)中的高能離子會增多，這些高能離子能夠沿著磁力線侵入地球的極區(qū);并在地球兩極的上層大氣中放電，產(chǎn)生絢麗壯觀的極光。

1850年，一位名叫卡林頓的英國天文學(xué)家在觀察太陽黑子時，發(fā)現(xiàn)在太陽表面上出現(xiàn)了一道小小的閃光，它持續(xù)了約5分鐘?？诸D認(rèn)為自己碰巧看到一顆大隕石落在太陽上。

觀測簡史

到了20世紀(jì)20年代，由于有了更精致的研究太陽的儀器。人們發(fā)現(xiàn)這種“太陽光”是普通的事情，它的出現(xiàn)往往與太陽黑子有關(guān)。例如，1899年，美國天文學(xué)家霍爾發(fā)明了一種“太陽攝譜儀”，能夠用來觀察太陽發(fā)出的某一種波長的光。這樣，人們就能夠靠太陽大氣中發(fā)光的氫、鈣元素等的光，拍攝到太陽的照片。結(jié)果查明，太陽的閃光和什么隕石毫不相干，那不過是熾熱的氫的短暫爆炸而已。

小型的閃光是十分普通的事情，在太陽黑子密集的部位， 一天能觀察到一百次之多，特別是當(dāng)黑子在“生長”的過程中更是如此。像卡林頓所看到的那種巨大的閃光是很罕見的，一年只發(fā)生很少幾次。

有時候，閃光正好發(fā)生在太陽表面的中心，這樣，它爆發(fā)的方向正沖著地球。在這樣的爆發(fā)過后，地球上會一再出現(xiàn)奇怪的事情。一連幾天，極光都會很強烈，有時甚至在溫帶地區(qū)都能看到。羅盤的指針也會不安分起來，發(fā)狂似地擺動，因此這種效應(yīng)有時被稱為“磁暴”。 隨著科技的進步，極光的奧秘也越來越為我們所知，原來，這美麗的景色是太陽與大氣層合作表演出來的作品。在太陽創(chuàng)造的諸如光和熱等形式的能量中，有一種能量被稱"太陽風(fēng)"。太陽風(fēng)是太陽噴射出的帶電粒子，是一束可以覆蓋地球的強大的帶電亞原子顆粒流。太陽風(fēng)在地球上空環(huán)繞地球流動，以大約每秒400公里的速度撞擊地球磁場。地球磁場形如漏斗，尖端對著地球的南北兩個磁極，因此太陽發(fā)出的帶電粒子沿著地磁場這個"漏斗"沉降，進入地球的兩極地區(qū)。兩極的高層大氣，受到太陽風(fēng)的轟擊后會發(fā)出光芒，形成極光。在南極地區(qū)形成的叫南極光。在北極地區(qū)形成的叫北極光。

在本世紀(jì)之前，這類情況對人類并沒有發(fā)生什么影響。但是，到了20世紀(jì)，人們發(fā)現(xiàn)，磁暴會影響無線電接收，各種電子設(shè)備也會受到影響。由于人類越來越依賴于這些設(shè)備，磁暴也就變得越來越事關(guān)重大了。比如說，在磁暴期內(nèi)，無線電和電視傳播會中斷，雷達也不能工作。

天文學(xué)家更加仔細(xì)地研究了太陽的閃光，發(fā)現(xiàn)在這些爆發(fā)中顯然有熾熱的氫被拋得遠(yuǎn)遠(yuǎn)的，其中有一些會克服太陽的巨大引力射入空間。氫的原子核就是質(zhì)子，因此太陽的周圍有一層質(zhì)子云(還有少量復(fù)雜原子核)。1958年，美國物理學(xué)家帕克把這種向外涌的質(zhì)子云叫做“太陽風(fēng)”。

向地球方向涌來的質(zhì)子在抵達地球時，大部分會被地球自身的磁場推開。不過還是有一些會進入大氣層，從而引起極光和各種電現(xiàn)象。向地球方向射來的強大質(zhì)子云的一次特大爆發(fā)，會產(chǎn)生可以稱為“太陽風(fēng)暴”的現(xiàn)象，這時，磁暴效應(yīng)就會出現(xiàn)。

使彗星產(chǎn)生尾巴的也正是太陽風(fēng)。彗星在靠近太陽時，星體周圍的塵埃和氣體會被太陽風(fēng)吹到后面去。這一效應(yīng)也在人造衛(wèi)星上得到了證實。像“回聲一號”那樣又大又輕的衛(wèi)星，就會被太陽風(fēng)顯著吹離事先計算好的軌道。

相關(guān)影響

太陽風(fēng)雖然猛烈，卻不會吹襲到地球上來。這是因為地球有著自己的保護傘——地球磁場。

地磁場把太陽風(fēng)阻擋在地球之外。然而百密一疏，仍然會有少數(shù)漏網(wǎng)分子闖進來，盡管 它們僅是一小撮;但還是會給地球帶來一系列破壞。它會干擾地球的磁場，使地球磁場的強度發(fā)生明顯的變動;它還會影響地球的高層大氣，破壞地球電離層的結(jié)構(gòu)，使其喪失反射無線電波的能力，造成我們的無線電通信中斷;它還會影響大氣臭氧層的化學(xué)變化，并逐層往下傳遞，直到地球表面，使地球的氣候發(fā)生反常的變化，甚至還會進一步影響到地殼，引起火山爆發(fā)和地震。例如，1959年7月15日，人們觀測到太陽突然噴發(fā)出一股巨大的火焰 (它就是太陽風(fēng)的風(fēng)源)。幾天后，7月21日，也就是這股猛烈的太陽風(fēng)吹襲到地球近空時， 竟使地球的自轉(zhuǎn)速度突然減慢了0.85毫秒，而這一天全球也發(fā)生多起地震;與此同時，地磁場也發(fā)生被稱為“磁暴”的激烈擾動，環(huán)球通信突然中斷，使一些靠指南針和無線電導(dǎo)航的飛機、船只一下子變成了“瞎子”和“聾子”……。

太陽風(fēng)對地球的影響，只是乘虛而入的漏網(wǎng)分子所為。由此可見，在無所阻攔的星際空間，太陽風(fēng)的威力有多大了。

在太陽風(fēng)和外面的星際物質(zhì)交匯的地方，會產(chǎn)生沖擊波。1977年發(fā)射的“旅行者一號”探測器據(jù)說在2003年的時候碰上了這種沖擊波。那個沖擊波距離太陽大約128億千米~180億千米。

太陽風(fēng)對人類的影響：

1.當(dāng)太陽風(fēng)掠過地球時，會使電磁場發(fā)生變化，引起地磁暴、電離層暴，并影響通訊，特別是短波通訊。

2.對地面的電力網(wǎng)、管道和其它大型結(jié)構(gòu)發(fā)送強大原電荷，影響輸電、輸油、輸氣管線系統(tǒng)的安全。

3.對運行的衛(wèi)星也會產(chǎn)生影響。

4.一次太陽風(fēng)的輻射量對一個人來說很容易達到多次的X線檢查量。它還會引起人體免疫力的下降，很容易引起病變，也會使人情緒易波動，甚至車禍增多。

5.會使氣溫增高。

6.在南北極形成極光。

科學(xué)研究

一間窗戶被風(fēng)刮開的房子，雖然總體上能抵御猛烈風(fēng)暴的襲擊，但破窗而入的狂風(fēng)會將屋里刮得一團糟。最新研究表明，地球磁場在太陽風(fēng)面前就像是一間容易“漏風(fēng)”的房子，其“漏洞”會持續(xù)“透風(fēng)”長達數(shù)小時，為來自太陽的帶電粒子進入地球大氣層、擾亂通信和電力系統(tǒng)等提供可乘之機。

在最新一期英國《自然》雜志上，美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的研究人員公布了這一研究結(jié)果。研究人員說，新結(jié)果有助于更好地預(yù)測太陽風(fēng)暴等惡劣“太空天氣”可能給地球造成的影響。

太陽上不時會刮出由帶電粒子構(gòu)成的太陽風(fēng)。如果太陽活動變得劇烈，太陽風(fēng)也會跟著狂暴起來。地球自身有一個綿延至太空中數(shù)萬公里的磁場，能夠構(gòu)成抵御太陽風(fēng)的保護性屏障。不過，這道屏障并非沒有破綻。早在1961年，英國帝國理工學(xué)院的鄧恩蓋博士就曾預(yù)測，當(dāng)太陽風(fēng)所包含的磁場朝向在局部上與地球磁場朝向相反時，兩個磁場的“磁重聯(lián)”過程會導(dǎo)致地球磁場保護屏障產(chǎn)生縫隙，使太陽風(fēng)的帶電粒子得以乘虛而入。其他科學(xué)家后來證實了縫隙的存在，但地球磁場的這種縫隙是時開時合，還是會長時間保持洞開，科學(xué)家們一直不清楚。

加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的弗雷介紹說，他和同事借助美國宇航局的IMAGE探測器和歐美合作的“星團”計劃所屬衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)，首次發(fā)現(xiàn)地球磁場縫隙會長達數(shù)小時處于敞開狀態(tài)。據(jù)他們測算，在距地球表面約6萬公里的地球磁場屏障邊界上，縫隙面積可能達到了地球面積的兩倍，由此進入的太陽風(fēng)最終在北極上方電離層中產(chǎn)生相當(dāng)于美國加利福尼亞州大小的質(zhì)子極光。

科學(xué)意義

太陽風(fēng)的發(fā)現(xiàn)是20世紀(jì)空間探測的重要發(fā)現(xiàn)之一。經(jīng)過近40年的研究，對太陽風(fēng)的物理性質(zhì)有了基本了解，但是至今人們?nèi)匀徊磺宄栵L(fēng)是怎樣起源和怎樣加速的。太陽風(fēng)是怎樣得到等離子體的供應(yīng)及能量的供應(yīng)的問題是空間物理學(xué)領(lǐng)域中經(jīng)長期研究仍懸而未決的一大基本課題。