为什么太阳表面有时会长出“雀斑”

虽然总体上太阳是一个相当稳定的发光气体球,但它的大气层时刻经历着局部性的剧烈活动。从地球上看,明亮的太阳上时有“暗影”浮动,原本无瑕的日面会生长出些许暗淡的“雀斑”。

太阳的大气层从里向外可分为光球、色球和日冕三层。从地球上直接看到的是最底层光球,色球和日冕只有在日全食时才能用肉眼观察到。

我们平常所看到的太阳圆面就是太阳光球。光球的温度约5800开,平均密度只有水的几亿分之一,但由于它的厚度达500千米,所以是不透明的。光球看上去很光滑,实际上犹如一片沸腾的火海。光球层中存在着激烈的活动,用望远镜可以看到光球表面有密密麻麻如同一颗颗米粒般的结构,称为米粒组织。它们上下翻滚,活像一锅沸腾的粥,其实这是光球下面气体剧烈对流造成的现象。米粒的温度比周围温度高出300~400开,看上去就比周围背景亮;单个米粒的尺度在1000千米左右,但极不稳定,平均寿命仅5~10分钟。

光球表面另一种著名的活动现象便是太阳黑子。黑子是光球层上的巨大气流旋涡,大多近似于椭圆形。其实黑子并不黑,只因黑子中央温度比周围光球的温度低1000开以上,在明亮背景的反衬之下才显得比较暗黑,而实际上它们的温度超过4000开,倘若能把黑子单独取出,一个大黑子的光芒便可以相当于满月。

太阳黑子及其附近区域的结构示意图

紧贴光球以上的一层大气称为色球层,平时不易被观测到。日全食时,当月亮遮掩了光球明亮光辉的一瞬间,人们能发现日轮边缘上有一层玫瑰红的绚丽光彩,那就是色球。色球层厚约2000千米,其物质密度和压力要比光球低得多。色球层上常会出现耀斑爆发,这是太阳大气中又一种复杂和剧烈的活动现象,表现为突然出现、迅速发展的局部亮斑。耀斑在短短几分钟到几十分钟内释放出的能量,与整个太阳1秒钟内释放的总能量相当。耀斑爆发会引起太阳风暴,大量高能的带电粒子(总量可达10亿吨)以数百千米每秒的速度席卷行星际空间。如果太阳风暴恰好朝向地球而来,会对地球附近的空间环境造成很大的影响。

在色球上人们还能够看到许多腾起的火焰,这就是所谓的“日珥”。日珥是色球层迅速变化着的活动现象,一次完整的日珥过程一般为几十分钟。同时,日珥的形状也可说是千姿百态,有的如浮云烟雾,有的似飞瀑喷泉,有的好似一弯拱桥,也有的酷似团团草丛,真是不胜枚举。最为壮观的要数爆发日珥,本来或宁静或活动的日珥,有时会突然“怒火冲天”,拼命往上抛射气体物质。有时抛射物又返回太阳表面,形成一个环状,称为环状日珥。

在日全食时的短暂瞬间,常常可以看到太阳周围除了绚丽的色球外,还有一大片白里透蓝、柔和美丽的晕光,这就是太阳大气的最外层──日冕。日冕的形状同太阳活动有关,日冕还会有向外的膨胀运动,并使得热电离气体粒子连续地从太阳向外流出,形成太阳风。

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