【什么是太陽風】
1850年，一位名叫卡林頓的英國天文學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認為自己碰巧看到一顆大隕石落在太陽上。
到了20世紀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“太陽閃光”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”。
在本世紀之前，這類情況對人類并沒有發(fā)生什么影響。但是，到了20世紀，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。
天文學家更加仔細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遠的，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，美國物理學家帕克把這種向外涌的質(zhì)子云叫做“太陽風”。
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)子云的特大爆發(fā)，會產(chǎn)生可以稱為“太陽風暴”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。彗星在靠近太陽時，星體周圍的塵埃和氣體會被太陽風吹到后面去。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，就會被太陽風顯著吹離事先計算好的軌道。
【太陽風是什么物質(zhì)組成的】
太陽的外層大氣，太陽日冕，持續(xù)不斷地向外膨脹從而形成由太陽徑向向外的等離子體流，通常被稱為“太陽風”。
太陽風使彗星形成長長的向著反太陽方向延伸的彗尾。當人們欣賞美麗的彗尾的時候就可以想象太陽風的存在。在地球高緯區(qū)看到的多彩的極光現(xiàn)象，也是進入地球磁場的太陽風粒子經(jīng)加速后在地球大氣中沉降產(chǎn)生的�？臻g飛船的直接觀測表明太陽風主要由質(zhì)子和電子組成，但有少量氦核及微量重離子成分。據(jù)推測，在約100個天文單位(天文單位=日地平均距離=1。5×108公里)以外，太陽風將與起源于銀河系的星際氣體交界，太陽風的占據(jù)的空間范圍稱為“日球?qū)印�。研究太陽風的物理過程及其規(guī)律已成為空間物理學中一個新的學科分支-日球?qū)游锢韺W。
太陽風的發(fā)現(xiàn)是20世紀空間探測的重要發(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是怎樣起源和怎樣加速的。很明顯，太陽大氣通過太陽風的形式不斷地損耗其質(zhì)量和能量�？墒翘栵L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領(lǐng)域中經(jīng)長期研究仍懸而未決的一大基本課題。
太陽風構(gòu)成人類活動的外層空間環(huán)境。太陽大氣的擾動通過太陽風傳到地球，通過與地球磁場的相互作用，有時會引起一系列影響人類活動的事件。例如通訊衛(wèi)星失靈、高緯區(qū)電網(wǎng)失效，及短波通訊、長波導(dǎo)航質(zhì)量下降等。太陽風的變化還可能會引起氣象和氣候的變化。由于21世紀人類將進一步利用地球的外層空間環(huán)境，空間環(huán)境預(yù)報(或叫“空間天氣”預(yù)報)將會十分重要。搞清楚太陽風的起源及其加熱和加速機制對于建立有效的空間天氣預(yù)報體系有著十分重要的意義。宇宙中，許多恒星，以至許多星系都會向外發(fā)出它們自己的“風”，導(dǎo)致其物質(zhì)的損失并影響其周圍的星際空間或星系際空間。太陽風是能直接觀測到的恒星風。對太陽風起源和加速機制的研究必然對這一普遍的“風”的現(xiàn)象-宇宙等離子體-的認識有著至關(guān)重要的影響。
國際日地物理學術(shù)計劃近期發(fā)射的觀測太陽及太陽風的飛船有“太陽探針(solarprobe)”、“太陽水星觀測站(SunandMercuryObserverInterHelios)”、先進成分探測器(AdvancedCompositionExplorer，ACE)及“空間太陽望遠鏡”。上述設(shè)計中的四個重要飛行計劃如果能付諸實施，太陽風的起源和加速問題的研究會被向前推進一大步。由于對太陽大氣的高分辨率的觀測及對近日太陽風甚至對日冕的直接觀測都是一些昂貴的空間飛行項目，國際合作在這一領(lǐng)域內(nèi)顯得十分重要。
【太陽為什么會有“太陽黑子”】
太陽黑子實際上是太陽表面的風暴，是太陽活動中基本，明顯的活動現(xiàn)象。一般認為，太陽黑子實際上是太陽表面一種熾熱氣體的巨大漩渦，溫度大約為4500攝氏度。因為比太陽的光球?qū)颖砻鏈囟纫�，所以看上去像一些深暗色的斑點。太陽黑子很少單獨活動。常常成群出現(xiàn)。當太陽黑子釋放其電能時，它們帶有負電荷的電子束射入太空，其中有一部進入地球的大氣層。這些電子產(chǎn)生了電效應(yīng)，如極光，或北極光，造成無線電傳送的中斷，在大氣層的上方出現(xiàn)臭氧量的激增。增加的臭氧吸收比正常量更多的太陽的熱量，從而影響到我們的天氣。天文學家對黑子ê活動從1755年開始標號統(tǒng)計，規(guī)定太陽黑子的平均活動周期為11.2年。黑子少的年份為一個周期的開始年，稱作“太陽活動寧靜年”，黑子多的年份則稱做“活動峰年”。在其周期內(nèi)，太陽黑子發(fā)生的次數(shù)有波動，它與太陽閃爍次數(shù)一致。
