神奇的“宇宙吊車”

1990年10月6日，美國“發(fā)現(xiàn)號”航天飛機上的宇航員把外形獨特的“尤里西斯”推出艙外。從此，這個飛行器利用自身的二三級火箭加速，開始了漫長而艱難的“太陽之旅”?！坝壤镂魉埂庇擅绹詈骄趾蜌W洲空間局合作發(fā)射，它的任務(wù)是飛到距離黃道面(地球繞太陽運行軌道所在的平面)很遠(yuǎn)的太陽南極和北極去研究太陽，包括太陽磁場、太陽風(fēng)和宇宙線等。

為什么要派“尤里西斯”到太陽的南北極去呢?這是因為在此之前人類對太陽的觀測，無論地面觀測還是空間觀測，都是在黃道面附近進行的，因此只能獲取太陽赤道附近的輻射資料，而太陽輻射來自整個太陽，光憑太陽赤道附近的輻射資料來認(rèn)識太陽，有如“盲人摸象”。

按照計劃，“尤里西斯”將環(huán)繞太陽運行，其軌道與太陽赤道成80.2度夾角。也就是說，“尤里西斯”最南能飛到太陽南緯80.2度地區(qū)的上空，最北能飛到太陽北緯80.2度地區(qū)的上空，所飛行的軌道叫“太陽極區(qū)軌道”。在太陽極區(qū)軌道上飛行，“尤里西斯”能一覽無余地觀測整個太陽，包括它的南極和北極。可是，現(xiàn)有的發(fā)射技術(shù)只能將飛行器發(fā)射到黃道面附近，怎樣才能使“尤里西斯”從黃道面附近的軌道上飛到太陽極區(qū)軌道上去呢?科學(xué)家采取了一種特殊的方法——造一臺“宇宙吊車”，把“尤里西斯”從黃道面附近慢慢地“吊”到太陽極區(qū)軌道上。

何謂“宇宙吊車”?根據(jù)萬有引力定律，任何無題之間都有相互吸引力，吸引力的大小與物體的質(zhì)量成正比，與物體之間的距離平方成反比。木星的質(zhì)量是地球的318倍，如果讓“尤里西斯”飛到木星附近，木星就會對它產(chǎn)生巨大的吸引力，而這種吸引力就是一臺“宇宙吊車”?；谏鲜龅南敕?，科學(xué)家讓“發(fā)現(xiàn)號”航天飛機上的宇航員在低地球軌道(即地球上空不高自的軌道)上將“尤里西斯”放進太空，讓它高速度地朝著木星飛行。

漫長的“太陽之旅”

1992年2月8日，“尤里西斯”到達(dá)木星附近，借用木星的吸引力慢慢地改變軌道，由在黃道面上運行變成向太陽南極飛行。在它從太陽低緯度向高緯度攀升時，在徑向(太陽半徑方向)上，從5.4個天文單位飛到2.3個天文單位(地球到太陽的距離為1個天文單位，約等于1.5億公里)，飛行了兩年多。

1994年6月26日，“尤里西斯”第一次穿越太陽極區(qū)——太陽南極區(qū)，9月13日到達(dá)南緯80.2度，11月5日結(jié)束第一次太陽極區(qū)飛行，歷時132天。之后，“尤里西斯”沿太陽徑向從太陽南極返回太陽赤道，6個月后到達(dá)太陽赤道上空。1995年6月，“尤里西斯”第二次穿越太陽極區(qū)——太陽北極區(qū)，9月結(jié)束第二次太陽極區(qū)飛行，歷時102天。

“尤里西斯”兩次穿越太陽極區(qū)時，都處在太陽活動下降時期。為了全面了解太陽，“尤里西斯”于2000年11月27日再次到達(dá)太陽南緯80.2度，于2001年9～12月再次通過太陽北極區(qū)，這兩個時間段正好處在太陽活動極大時期，便于“尤里西斯”在接近太陽活動極大的條件下研究太陽。2001年12月10日，隨著太陽活動極大結(jié)束，“尤里西斯”也結(jié)束了它此次的太陽北極區(qū)飛行。

何謂太陽活動極大?即太陽活動最頻繁的時期。與太陽活動極大相對的，是太陽活動極小，即太陽活動最寧靜的時期。太陽活動極大與極小呈周期性變化，變化周期約為11年?！坝壤镂魉埂鼻皟纱未┻^太陽極區(qū)時，對應(yīng)于太陽活動下降期，接近于太陽活動極小，后兩次穿過太陽極區(qū)時，接近太陽活動極大。

太陽之謎

溫度之謎：1869年，日冕高溫首次被發(fā)現(xiàn)。這一年發(fā)生了日全食，天文學(xué)家在觀測日食時，無意間發(fā)現(xiàn)日冕光譜里多了一個“新成員”，被稱為“冕綠線”。這是一個“怪人”，除了在那次日食中偶露“真容”后，任憑人們在地面上怎么尋找，它都不再露面。這個“怪人”究竟是誰?人們一無所知。

直到1933年，蛇夫座里出現(xiàn)了一顆爆發(fā)星，天文學(xué)家在觀測它時，無意中又見到了那個“怪人”。經(jīng)過深入研究才知道。它原來是丟失了13個電子的鐵原子。要讓鐵原子丟失13個電子。日冕溫度必須高達(dá)百萬攝氏度。這個數(shù)字令人咋舌!我們知道，從太陽內(nèi)部到色球中部，溫度是逐漸降低的，色球中部的溫度最低處只有4500℃左右。而日冕位于色球外面。日冕溫度怎么會高達(dá)百萬攝氏度呢?射電天文望遠(yuǎn)鏡誕生后，美國射電天文學(xué)家索思沃思用射電天文望遠(yuǎn)鏡觀測太陽并證實。太陽邊緣的溫度高達(dá)百萬攝氏度。得到射電觀測的印證之后，人們才相信日冕確實具有100萬℃的高溫。(從現(xiàn)在的觀測結(jié)果來看，日冕溫度甚至高達(dá)200萬℃!)

是什么將日冕加熱到了如此高溫呢?50多年來，這個問題一直困擾著天文學(xué)家。時至今日仍然是個謎。現(xiàn)在，“尤里西斯”又提出一個新的溫度之謎：太陽兩極溫度為何不對稱?科學(xué)家猜想太陽溫度是一種磁現(xiàn)象。至于太陽磁場究竟是怎樣加熱日冕的，目前還沒有答案。

太陽風(fēng)速與日冕溫度成反比之謎：“尤里西斯”的觀測結(jié)果顯示，不管是在太陽活動極大(2001年)時。還是在太陽活動極小(1995年)時。太陽風(fēng)速與日冕溫度都呈相反的變化。換句話說。日冕溫度高的時候。太陽風(fēng)速低：日冕溫度低的時候。太陽風(fēng)速高。這個觀測結(jié)果與上世紀(jì)50年代美國芝加哥大學(xué)的帕克教授提出的理論截然相反。

帕克認(rèn)為，太陽磁場由太陽表面徑向“射”出，呈螺旋形向外延伸。旋轉(zhuǎn)是由太陽自轉(zhuǎn)造成的。在日冕的百萬攝氏度高溫下，日冕物質(zhì)全部變成等離子體并向外膨脹，還不斷地向外拋射“粒子流”。形成所謂的“太陽風(fēng)”。因此，太陽風(fēng)是高溫日冕氣體膨脹的結(jié)果。按照這個理論。溫度越高，太陽風(fēng)速應(yīng)當(dāng)越大。

帕克理論是一個經(jīng)典理論。是目前太陽風(fēng)預(yù)報的理論基礎(chǔ)。那么，“尤里西斯”的觀測結(jié)果又意味著什么呢?這個問題現(xiàn)在還無法回答。

磁場結(jié)構(gòu)之謎：位于太陽南極上空的“尤里西斯”觀測到。2006年12月5日、6日和13日，在太陽赤道附近爆發(fā)了一組太陽風(fēng)暴。其中12月6日那次特別強烈。按照帕克磁場模型，爆發(fā)產(chǎn)生的高能粒子由磁力線引導(dǎo)，沿磁場傳播，應(yīng)該被束縛在太陽赤道附近，怎么會跑到太陽南極以至于被“尤里西斯”探測到呢?顯然，帕克磁場模型并不完全符合真實情況。真實情況或許是：太陽磁場含有復(fù)雜的扭曲和卷繞。為高能粒子提供了一條從赤道通向兩極的通道。這種猜測不無道理。在2000～2001年最近一個太陽極大期間，“尤里西斯”一共測量到了6個太陽風(fēng)暴，其磁場全部被卷繞。完全不是帕克結(jié)構(gòu)。

未解“太陽之謎”

2007年2月，美國宇航局宣布：太陽南北兩極的溫度不一樣。這個消息令科學(xué)家們驚訝不已。眾所周知，在地球上，由于南北兩極的陸地面積不同，大氣環(huán)流不同，所以在南北極之間存在溫度差異。但是，太陽是一個氣體星球，外面包圍著厚厚的大氣層，并不存在陸地面積差異，太陽兩極為什么會有溫度差呢?

科學(xué)家是根據(jù)“尤里西斯”最近傳回的探測資料得出這個結(jié)論的。1994～1995年，當(dāng)“尤里西斯”第一次飛近太陽南北極時，它發(fā)現(xiàn)在太陽兩極之間存在7％～8％的溫度差。由于當(dāng)時一些科學(xué)家不能接受這個結(jié)論，所以一直沒有對外公布。2007年，“尤里西斯”再次飛近太陽南極，它探測到的情況與12年前相符，證明太陽兩極的確存在溫度差異。

“尤里西斯”是第一艘、也是迄今唯一飛越太陽極區(qū)的飛船，這使它成為科學(xué)家不可多得的研究太陽的絕佳工具?！坝壤镂魉埂币粋€接一個的驚人發(fā)現(xiàn)大大開闊了科學(xué)家的眼界，但同時也帶來了新的謎題，使人們不得不重新認(rèn)識太陽。

神秘的“高溫世界”

傳說，古時候確有一個貪婪的人看著金光閃閃的陽光，心想太陽說那個—定有很多黃金。他對一只好吃的大鳥說：“太陽上有很多好吃的東西，還有很多金子。你把我馱到太陽上去，吃的全歸你，我只要金子。你去不去?”大鳥同意了，于是這個人騎著大鳥向太陽飛去。他們飛出地球，穿過金星軌道，飛過水星，到達(dá)太陽附近。可是，沒等他們最后抵達(dá)太陽，強烈的太陽輻射就把他們燒死了，留下“人為財死，鳥為食亡”的故事警示后人。

太陽是一個氣體星球，也是一個高溫世界。在太陽內(nèi)部，溫度高達(dá)1500萬℃，在那里一刻不停地發(fā)生著熱核反應(yīng)，產(chǎn)生能量，并通過對流(物理學(xué)上傳遞能量的一種方式)變成光和熱向外輻射，為地球及太陽系其他天體提供能源。太陽外部是大氣，分為光球、色球和日冕三層，其中日冕的溫度高達(dá)百萬攝氏度。在這樣的高溫下，任何飛行器都接近不了太陽，更不可能把溫度計放到太陽上去進行測量。那么，“尤里西斯”是怎樣測量出太陽極區(qū)溫度的呢?

原來，“尤里西斯”上有一臺頻譜儀，專門用于測量太陽風(fēng)的離子成分(原子丟失核外電子就成了離子)，它能在距離太陽3億公里處獲取太陽風(fēng)樣品。太陽風(fēng)中有兩種氧離子，一種是丟失了6個電子的O⁶⁺，一種是丟失了7個電子的O⁷⁺。利用頻譜儀測量出O⁶⁺和O⁷⁺之比，就能知道太陽風(fēng)的溫度。頻譜儀觀測表明，極區(qū)太陽風(fēng)的溫度約為100萬℃，一個太陽極區(qū)的太陽風(fēng)的溫度大約比另一個極區(qū)低8萬℃。

作為一個天體，太陽兩極存在溫差并不奇怪，奇怪的是太陽兩極形成溫差的原因頗為蹊蹺。地球南北極溫差是由兩極地區(qū)的陸地面積不同和復(fù)雜的大氣環(huán)流造成的，太陽是一個氣體星球，外面包圍著厚厚的大氣層，并不存在陸地面積的差異，是什么原因使得太陽兩極溫度出現(xiàn)差異呢?

答案或許隱藏在“尤里西斯”的兩個觀測結(jié)果中。第一個觀測結(jié)果是：太陽的磁場有正極和負(fù)極之分，正極又叫s極，負(fù)極又叫N極。值得注意的是，太陽磁場的正負(fù)極會發(fā)生反轉(zhuǎn)，即s極可轉(zhuǎn)變成N極，N極可轉(zhuǎn)變成s極。“尤里西斯”發(fā)現(xiàn)，當(dāng)太陽兩極的磁場發(fā)生反轉(zhuǎn)時，太陽“較冷區(qū)域”會隨N極的極性轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)變。第二個觀測結(jié)果是：自1994年以來，受太陽活動的影響，太陽磁場的極性出現(xiàn)了反轉(zhuǎn)，而太陽極區(qū)的溫度差異也出現(xiàn)了反轉(zhuǎn)。

綜合這兩種情況，科學(xué)家認(rèn)為，太陽極區(qū)的溫度差異應(yīng)該是一種磁現(xiàn)象。

太陽是太陽系唯一的恒星，用它的光和熱為地球帶來光明和溫暖。但是，太陽在對地球廣施恩惠的同時，也給地球帶來了許多煩惱。太陽的是非功過科學(xué)家自有評說。隨著“尤里西斯”對太陽觀測的繼續(xù)進行，人類對于太陽的認(rèn)識無疑會更加深刻。

太陽結(jié)構(gòu)

太陽的外層大氣，分為光球、色球和日冕三層。光球是我們看到的圓圓的紅日，它是太陽大氣的最里層，溫度為6000℃，太陽光就是從這里發(fā)射的，太陽黑子也出現(xiàn)在這里。色球是中間層，溫度為4800～8000℃，這里是太陽活動的“中央舞臺”，許多太陽活動都發(fā)生在這里。日冕是最外層，擁有上百萬攝氏度的高溫。日冕的溫度為什么這么高?至今還是一個謎。

日星物質(zhì)極其稀薄，不僅肉眼看不見，就是用望遠(yuǎn)鏡也觀測不到。只有在日全食期間，當(dāng)日面上的光輝被月球全部擋住時。才能在月影周圍見到它的淡淡輝光。觀測日冕的方法有兩種，一是在日全食期間觀測。二是用特殊的儀器——日冕儀觀測。在日全食期間拍攝的日冕照片上，很容易看到日冕形狀同太陽活動水平有關(guān)：在太陽極大(即太陽活動水平最高)時，日冕呈圓形；在太陽極小(即太陽活動水平最低)時，日冕呈橢圓形，赤道附近被拉長，兩極地區(qū)較短，并有羽毛狀光芒。這表明太陽兩極地區(qū)有點特殊。

日冕由于具有極高溫，所以里面的物質(zhì)全部被氣體化了，變成一種叫“等離子體”的特殊物質(zhì)。通常，物質(zhì)只有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種變化狀態(tài)，等離子體則被稱為物質(zhì)的第四態(tài)。等離子體主要由帶正電荷的質(zhì)子和帶負(fù)電荷的電子組成，正負(fù)電荷數(shù)基本相等。

日冕分為內(nèi)冕和外冕。內(nèi)冕是色球外面的太陽大氣。外冕在內(nèi)冕外邊，是太陽大氣向外延伸的部分，在行星際空間形成“日球?qū)印薄Ｈ涨驅(qū)邮潜惶栵L(fēng)“拖”到空間的廣大“磁瓶”，定義為太陽影響的范圍。根據(jù)兩艘“旅行者”飛船的探測。日球?qū)訌奶栄由斓降厍?，延伸到土星軌道以外，甚至達(dá)到翼王星附近。

狂暴的太陽

太陽黑子

從望遠(yuǎn)鏡里看，黑子是璀璨日面上的暗黑斑點卻沒有發(fā)現(xiàn)“水內(nèi)行星”的蹤影但是。他在分析這些資料時驚異地發(fā)現(xiàn)，每年在太陽上出現(xiàn)黑子的數(shù)目和面積都不相同。而且呈周期性變化也就是說，在某一年份，黑子數(shù)目很少。面積也很?。喝缓螅谧拥臄?shù)目和面積逐年增加，4～5年后雙雙達(dá)到最大：之后，它們又開始逐年減少，在4～5年后變到最少和品小，完成一個變化周期如此周而復(fù)始1843年，施瓦貝把自己的發(fā)現(xiàn)寫成論文，寄給當(dāng)時德國頗有名氣的“天文通報”，但德國天文界對這項發(fā)現(xiàn)不以為然。并未將它發(fā)表直到9年后，德國著名學(xué)者洪堡德主編的巨著《宇宙》問世，里面介紹了太陽黑子及其周期性變化，施瓦貝的發(fā)現(xiàn)才與世人見面現(xiàn)在人們所說的太陽活動的11年周期，就是由這個發(fā)現(xiàn)得來的。

在施瓦貝的發(fā)現(xiàn)公布后，英國天文學(xué)家卡林頓也開始研究太陽黑子他以黑子出現(xiàn)的時間為橫坐標(biāo)，黑子所在的太陽緯度為縱坐標(biāo)，制作了太陽黑子的時間緯度分布圖，因為圖上的黑子猶如一群蝴蝶在花叢中飛舞，又被叫做“蝴蝶圖” 卡林頓的“蝴蝶圖”告訴我們，太陽黑子的平均緯度分布也有11年的變化周期：在一個周期開始的時候，黑子的平均緯度在35度附近。這時黑子數(shù)目很少；隨著時間推移，黑子位置越來越接近赤道，黑子數(shù)目越來越多：在太陽活動極大年份，黑子的平均緯度為15度；在一個周期結(jié)束的時候，黑子的平均緯度在8度附近、太陽黑子的緯度分布規(guī)律告訴我們。太陽活動與太陽緯度有著密切關(guān)系。因此，應(yīng)當(dāng)詳細(xì)了解各個太陽緯度的情況，這也正是“尤里西斯”被派往太陽極區(qū)的原因之一。

太陽磁場與冕洞

磁場是一種奇怪的物質(zhì)，無色，無味，雖然看不見也摸不著，但卻真實存在磁場的存在可以由磁鐵吸引鐵屑來證明：在盤子里放一塊馬蹄形磁鐵，把一些鐵屑撒在磁鐵周圍，輕輕敲擊盤子，鐵屑很快就會在磁鐵周圍形成一個個同心圓，這些同心圓描繪了磁力線的方向。圓形磁力線表明馬蹄形磁鐵的磁場是封閉的，這種磁場叫“封閉磁場”、如果將馬蹄形磁鐵換成長條形磁鐵，鐵屑描述的磁力線將從磁鐵兩端向外無限延伸。并不閉合。形成開放的磁力線，這種磁場叫“開放磁場”。太陽極區(qū)磁場屬于開放磁場，它的磁力線首尾不相接，一端“鉚”在極區(qū)的冕洞里，另一端沿著日球?qū)由煺沟叫行请H空間冕洞是指日冕上輻射比較弱的區(qū)域，這里的亮度比周圍區(qū)域弱得多。1957年，蘇黎世天文臺的瓦爾德邁爾把“(日冕上)那些輻射總比別的區(qū)域弱的地方”叫做“洞”。因為這些“洞”位于日冕上，所以稱為冕洞。冕洞是“神秘”的區(qū)域，它像燈塔一樣，每當(dāng)它轉(zhuǎn)向地球時。地球上就發(fā)生磁暴。因為英文單詞“神秘”的第一個字母是M，所以冕洞又稱為M區(qū)?，F(xiàn)已知道，冕洞之所以“神秘”，是因為它那里的磁場是開放磁場，引起地球磁暴的太陽風(fēng)就是從它那里“歡”出來的。

太陽風(fēng)

太陽風(fēng)是從日冕拋向行星際空間的帶電粒子流，粒子的成分主要是帶正電荷的質(zhì)子和帶負(fù)電荷的電子，其他的粒子很少，、有趣的是，太陽風(fēng)中粒子的正負(fù)電荷基本相等，所以稱為等離子體除了等離子體以外，在太陽風(fēng)中還有磁場由于這里的等離子體經(jīng)磁場“處理”過，所以是磁化等離子體這些磁化等離子體被拋離太陽后。像云一樣被“畋”進行星際空間，所以被稱為磁化等離子體云現(xiàn)已知道。太陽風(fēng)有寧靜太陽風(fēng)和擾動太陽風(fēng)兩種前者來源于冕洞，是高溫日冕物質(zhì)不斷膨脹的結(jié)果，它們在地球附近的速度是每秒350～450公里：后者來源于太陽風(fēng)暴，是太陽爆發(fā)活動的產(chǎn)物，在地球附近的速度是每秒1000-2000公里連接太陽磁極正極和負(fù)極(S極和N極)的軸。叫“磁偶極軸”磁偶極軸的方向與太陽活動水平有密切關(guān)系：太陽活動極小時，磁偶極軸與太陽自轉(zhuǎn)軸方向一致，與太陽赤道面垂直：太陽活動極大時，磁偶極軸和太陽自轉(zhuǎn)軸垂直，與太陽赤道面平行當(dāng)太陽活動從極大走向極小時。磁偶極軸由垂直于太陽自轉(zhuǎn)軸逐漸變成平行于太陽自轉(zhuǎn)軸。

磁偶極軸的方向直接關(guān)系到太陽活動對地球的影響太陽風(fēng)沿太陽磁偶極軸方向往外“吹”當(dāng)太陽磁偶極軸與太陽自轉(zhuǎn)軸方向一致時，也就是太陽活動極小時。太陽風(fēng)“吹”出的方向垂直于太陽赤道面，由于地球位于太陽赤道面附近，所以它“吹”不到地球上來，這時地球上比較平靜；當(dāng)太陽磁偶極軸與太陽自轉(zhuǎn)軸相互垂直時，也就是太陽活動極大時，太陽風(fēng)“吹”出的方向與太陽赤道面平行，這時地球經(jīng)常受到太陽的騷擾，從冕洞里出來的太陽風(fēng)沿著開放磁力線“吹”到地球附近，“吹”到土星以外，甚至“吹”到翼王星附近，影響地球、土星甚至整個太陽系的“氣候”由于這種影響是太陽自轉(zhuǎn)造成的，而太陽每27天自轉(zhuǎn)一圈，所以這種影響也有27天的周期性在太陽自轉(zhuǎn)過程中，當(dāng)極區(qū)冕洞轉(zhuǎn)向地球或太陽系其他天體時，從冕洞里“吹”出來的高速太陽風(fēng)就掃過地球或其他天體因此，太陽風(fēng)就像一座燈塔，照耀著地球及太陽系其他天體，準(zhǔn)時“點亮”，按時“熄滅”每當(dāng)這個“燈塔”被“點亮”時，地球上就“怪市”連連。

1859年9月1日上午。英國天文學(xué)家卡林頓走進觀測室。打開天窗觀測太陽黑子，忽然他眼前一亮：黑子周圍閃出兩個耀眼的光點，急速地向著一個方向移動當(dāng)他仔細(xì)看時，亮點卻悄然消失，前后時間大約5分鐘令人奇怪的是，就在這個時候，歐洲許多地磁觀測站都記錄到地球磁場發(fā)生了劇烈變化，用來指示南北方向的羅盤和指南針的指針跳個不停當(dāng)天夜幕降臨時，在歐洲北部和北美大部分地區(qū)的天空中，出現(xiàn)了色彩繽紛的極光，或紅或綠，或紫或黃，像天鵝絨一樣不停地飄飛，美麗極了!

2000年6月8日，加拿大北極地磁觀測站突然與外界失去聯(lián)系，連手機都打不出去經(jīng)查，是電離層出了問題，次日凌晨3—4時，我國滿洲里、長春和蘭州上空的電離層也出現(xiàn)了“異?！?；9時，我國南方地區(qū)的電離層出現(xiàn)“功能下降”。

1956年2月23日，一艘在格陵蘭海域游弋的英國軍艦突然與岸上失去聯(lián)系，任憑岸上電臺怎么呼叫都無回音。人們以為軍艦出事沉沒了，家屬們哭得死去活來?？墒?，在人們?yōu)椤八离y者”；佳備葬禮時，軍艦突然平安地回到了軍港，驚得岸上的人目瞪口呆

這樁樁“怪事”發(fā)生在地球周圍，根源卻在太陽，“怪事”的始作俑者除了太陽風(fēng)中的高能帶電粒子外，太陽風(fēng)暴帶來的輻射和寧靜太陽風(fēng)中的粒子也脫不了干系。

太陽風(fēng)暴

太陽風(fēng)暴是一種激烈的太陽活動，常與激烈的黑子活動、太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射相伴而生 出現(xiàn)太陽風(fēng)暴時。地球周圍會發(fā)生許多地球物理現(xiàn)象，如磁暴、極光、電離層擾亂等 太陽風(fēng)暴是一種破壞力很大的空間天氣現(xiàn)象，對國民經(jīng)濟建設(shè)、科學(xué)研究和國防都有重要影響，因此天文學(xué)家和空間科學(xué)家十分關(guān)注它。

2006年12月，太陽上發(fā)生了3個太陽風(fēng)暴12月5日，太陽東部邊緣突然出現(xiàn)一個劇烈運動的巨大黑子，產(chǎn)生了一次很強的x射線爆發(fā)在×射線閃耀時刻，位于黃道上的空間觀測儀器記錄到了沖擊波。1分鐘后。從爆炸區(qū)噴出一股帶電粒子云，猛烈地射到位于太陽南極上空的“尤里西斯”飛船上。12月6日和13日，同樣的情形又出現(xiàn)了兩次，而且每次爆炸都產(chǎn)生了高能粒子云、這3次爆發(fā)都非常強烈，如果地球當(dāng)時位于“尤里西斯”所在的地方，太陽風(fēng)暴產(chǎn)生的帶電粒子將穿越地球大氣，眼中騷擾地球。

事實上，太陽風(fēng)暴既發(fā)射大量帶電粒子流，又發(fā)射多種電磁波。電磁波經(jīng)過8分19秒來到地球，帶電粒子流則由于速度不同，到達(dá)地球的時間不一樣，最遲的要1-2天才能到達(dá)。

這些由“阿波羅神”(太陽的別稱)派來的“天兵天將”在到達(dá)地球附近后“舞槍耍棍”。攪得地球不得安寧幸好地球是一個大磁體，其周圍由磁場形成了一個巨大的磁層，成為抵御太陽輻射和宇宙線的天然屏障。一般的太陽輻射和宇宙線統(tǒng)統(tǒng)都被它擋在“門”外因此。在大多數(shù)時間內(nèi)我們都可以高枕無憂，不受太陽輻射和宇宙線的襲擾但是，當(dāng)發(fā)生巨大太陽風(fēng)暴時。高能太陽輻射就可能突破這層“防線”，來到地球附近前面列舉的種種“怪事”，就是太陽輻射騷擾的結(jié)果。

太陽輻射騷擾過程，首先是擾亂電離層，電離層是短波無線電波的反射器，電離層被擾亂了，短波無線電波自然就傳播不出去，短波通信就會遭到破壞其次，太陽輻射騷擾產(chǎn)生地球物理效應(yīng)一些帶電粒子進入地球磁層后，沿著地磁場向南北極跑因為移動的電荷會產(chǎn)生磁場，所以沿地磁場移動的帶電粒子會產(chǎn)生一個附加磁場，加到地球固有的磁場上。干擾地球磁場，以至于發(fā)生磁暴帶電粒子到達(dá)地球兩極地區(qū)后，向地面沉降，在沉降過程中與大氣分子和原子碰撞，產(chǎn)生五彩繽紛的極光，而對輸電線路、輸油和輸氣管道等的破壞。主要是由帶電粒子的電場產(chǎn)生的上述“怪事”的物理過程被稱為“日地效應(yīng)”。產(chǎn)生這種效應(yīng)的太陽風(fēng)被稱為“擾動太陽風(fēng)”，是在太陽活躍時期噴射出的粒子流，它在地球附近的風(fēng)速是每秒1000～2000公里。還有一種太陽風(fēng)稱為“寧靜太陽風(fēng)”或“持續(xù)太陽風(fēng)”，對地球的影響不是很大，它在地球附近的風(fēng)速為每秒350～450公里。

太陽輻射有電磁輻射和粒子輻射兩種，所謂太陽粒子指的是太陽發(fā)射的帶電粒子，其成分主要有質(zhì)子和電子，也有a粒子(氦核)等少量其他原子核，太陽粒子平時很少出現(xiàn)。一般出現(xiàn)在太陽活動時間。太陽活動激烈時，輻射出大量太陽粒子，這些粒子都帶有一定的電荷和能量攜帶較大能量的粒子被稱為“高能帶電粒子”。

所謂“宇宙線”指的是來自宇宙空間的帶電粒子。其成分與太陽粒子相同。即主要有質(zhì)子、電子，其次是a粒子等少量原子核，一般把太陽系以外來的帶電粒子統(tǒng)稱為宇宙線，銀河宇宙線是指來自銀河系的宇宙線，

并非只有洶涌的太陽風(fēng)和磁化等離子體云才會影響太陽系的“氣候”，在太陽系周圍呼嘯的銀河宇宙線和太陽高能粒子都可能帶來麻煩，這兩種粒子都具有異常強的穿透力，能破壞衛(wèi)星微電子線路，并對人體細(xì)胞中的DNA造成傷害。

銀河宇宙線是由星際空間進入太陽系的?！坝壤镂魉埂睓z測表明，太陽極大時，太陽磁場攔截的宇宙線比太陽極小時多30％，而且在所有日球?qū)泳暥壬?，宇宙線的減少都類似、這是一個出人意料的結(jié)果，

在太陽高能粒子研究上，“尤里西斯”有一個重要發(fā)現(xiàn)：太陽高能粒子主要起源于太陽黑子或黑子群，太陽活動周期開始時，太陽活動主要位于太陽中、高緯度(平均在35度左右)，而后慢慢往赤道遷移：在太陽極大時，太陽活動主要集中在赤道附近。

在“尤里西斯”之前，科學(xué)家不可能看到太陽活動周期開始時在高緯度區(qū)域產(chǎn)生的粒子，他們一般假設(shè)這些區(qū)域發(fā)射的危險粒子到達(dá)地球的時間要滯后一點。但“尤里西斯”卻在太陽極大(即太陽黑子位于赤道附近)時，在赤道上出現(xiàn)太陽活動后很短時間內(nèi)，在高緯度上測量到這些粒子也就是說，粒子穿過緯度的運動快到了不可思議的程度，如果它們可以從赤道運動到兩極，那么同樣也可以從兩極運動到赤道據(jù)此不難想象，幾乎一切區(qū)域產(chǎn)生的太陽粒子都可以影響地球。

(本文圖片由美國宇航局、歐洲空間局提供)