Mysterious Shadows 揭示了地球與太陽的聯(lián)系

自古以來,太陽就被稱為光和熱的提供者,是生命的源泉。植物被地球的光線哄騙出地球,帶來春天,然后是豐收。

當來自中國的傳說時,地球本身被發(fā)現(xiàn)具有神秘的特性分散使用指南針磁鐵以查找北向.1600 年,在西方指南針使用幾個世紀之后,伊麗莎白一世女王的私人醫(yī)生威廉·吉爾伯特 (William Gilbert)出版了一本關于磁鐵的書這也將整個地球描述為一個整體。

美國天體物理學家喬治·埃勒里·黑爾 (George Ellery Hale) 因建造世界上最大的望遠鏡在 20 世紀中葉?;魻柕穆殬I(yè)生涯始于研究太陽,他使用偏振光證明太陽的某些區(qū)域具有很強的磁性,其磁場比地球強數(shù)千倍。這種磁性在稱為太陽黑子的黑暗區(qū)域最強。

2014 年 3 月拍攝的太陽黑子特寫。(美國宇航局戈達德)

在 17 世紀,伽利略使用新開發(fā)的望遠鏡揭示了太陽上布滿了斑點.他觀察到它們的許多特性,包括它們顯示太陽每個月旋轉,以及它們的大小會隨著時間的推移而變化。盡管伽利略對磁鐵進行了一些實驗以磁石的形式用作粗糙的指南針,他當然沒有與太陽黑子建立聯(lián)系。

觀察到的變化

太陽黑子引起了天文學家的興趣,隨著望遠鏡的可用性和質量的擴大,太陽黑子一直被密切跟蹤,直到 1645 年。盡管對它們產生了極大的興趣,但天文學家還是找不到適合 a 的太陽黑子70 年期限,稱為蒙德最小值.

然后,在 1715 年,他們神秘地開始再次出現(xiàn)。從那以后,太陽黑子的周期似乎長達 11 年,稱為太陽周期,太陽黑子的數(shù)量在 0 到 00 之間變化。直到 1859 年,試圖通過將太陽周期與其他周期性現(xiàn)象聯(lián)系起來來解釋太陽周期的嘗試被歸類為占星學,設想天地之間的聯(lián)系是不真實的。

1859 年,理查德·卡靈頓是一位富有的啤酒廠老板和業(yè)余天文學家,在繪制太陽黑子時,令他驚訝的是,太陽黑子突然從黑暗變成了光明。

這場爆炸性的“太陽耀斑”只持續(xù)了幾分鐘,但在兩天之內,一場巨大的極光和磁暴緊隨其后稱為卡靈頓事件.極光通常僅限于近極緯度地區(qū),但在世界各地都能看到。當時的技術受到了影響,電報系統(tǒng)在沒有電池的情況下運行或起火。

人們正在爭論類似事件會對我們的現(xiàn)代技術產生什么影響,因為從那以后就沒有出現(xiàn)過如此大規(guī)模的事件。然而,在 1859 年,太陽和地球真的可以聯(lián)系在一起并不清楚,許多人認為太陽耀斑和后來的風暴只是巧合地聯(lián)系在一起。

George Ellery Hale 開發(fā)了成像技術,使他能夠看到太陽中的渦流,這讓他想起了條形磁鐵的磁場。(G. E. 黑爾)

太陽磁場的影響

霍爾在卡靈頓事件發(fā)生大約 50 年后發(fā)現(xiàn)了太陽磁力,以及表明極光具有與太陽相似的 11 年周期的記錄,構成了我們現(xiàn)代理解”太陽-地球關系."

這種關系從根本上是基于磁力的。太陽黑子本身儲存磁能;它的壓力使太陽黑子比太陽發(fā)光表面或光球層的相鄰區(qū)域更冷,因此更黑暗.

在適當?shù)臈l件下,磁能可以以各種形式釋放。像卡靈頓鋸這樣的白光耀斑非常罕見——更多時候,磁能被轉化為 X 射線。

太陽表面附近的引力大約是地球上的 30 倍,因此耀斑產生的任何運動都很少從那里逸出。相反,太陽黑子上方的區(qū)域可以成功地將巨大的氣體云射入太空,稱為”冠狀物質噴射."如果碰巧有人朝我們星球的方向射中,可能會引起極光風暴。

上一個太陽周期(24 個)很弱,但這個(25 個,紅色預測)比預期的要強得多。紫色線是平均值,尖刺的黑線是計數(shù)。目前的計數(shù)幾乎是預測的兩倍。11 年周期是顯而易見的;例如,在 2020 年,幾乎沒有看到太陽黑子。(太空天氣預報中心,NOAA)

如果太陽黑子周圍活動區(qū)域的磁性產生了一個氣體云,該氣體云到達地球的磁方向與吉爾伯特在 1600 年發(fā)現(xiàn)的磁方向相反,能量可以涌入近地區(qū)域.這種能量儲存在夜間,而不是儲存在它來自的面向太陽的一側,并導致極光。

如果磁方向不對準,則可能會因熾熱、快速的氣體云而產生一些壓縮,但其他因素很少。目前,我們正處于或接近太陽黑子數(shù)量出乎意料的大峰值,我們很可能會繼續(xù)出現(xiàn)像 2024 年 5 月那樣的大型磁暴,時間可能長達幾年。

在這些事件中,美麗與危險相結合,但它們肯定會令人著迷。

馬丁·康納斯,天文學、數(shù)學和物理學教授,阿薩巴斯卡大學

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