2017年高考地理必考知識點：太陽耀斑

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▲高考地理必考知識點：太陽耀斑

太陽耀斑是發(fā)生在太陽大氣局部區(qū)域的一種最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象。它能在短時間內(nèi)釋放大量能量，引起局部區(qū)域瞬時加熱，向外發(fā)射各種電磁輻射，并伴隨粒子輻射突然增強。由于太陽光球的背景輻射太強，大多數(shù)耀斑不能在白光中觀測到，輻射增強主要是在某些譜線上，其中以氫的Hα線（波長6563埃，顏色為橙紅色）和電離鈣的H、K線（波長分別為3968埃和3934埃）最為突出。當用這些單色光監(jiān)視太陽色球層時，有時會在活動區(qū)附近的譜斑中看到局部小區(qū)域的突然增亮。

增亮區(qū)由原有的譜斑亮度在幾分鐘內(nèi)迅速增亮幾倍甚至幾十倍，然后在幾十分鐘至1～2小時內(nèi)緩慢恢復至原有的譜斑亮度。1892年7月，美國天文學家海耳首次觀測到了太陽耀斑的單色像。20世紀50年代以前，太陽耀斑主要是依靠Hα單色光和可見區(qū)的光譜觀測，這在地面上比較容易實現(xiàn)。因此，太陽耀斑的早先定義是指Hα單色光看到的太陽色球譜斑中的突然增亮現(xiàn)象，也稱為色球爆發(fā)。

▲高考地理必考知識點：太陽耀斑的成因

太陽大氣中充滿著磁場，磁場結構越復雜，越容易儲存更多的磁能。當儲存在磁場中的磁能過多時，會通過太陽爆發(fā)活動釋放能量，太陽耀斑即是太陽爆發(fā)活動的一種形式。

長期的觀測發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)耀斑都發(fā)生在黑子群的上空，且黑子群的結構和磁場極性越復雜，發(fā)生大耀斑的幾率越高。平均而言，一個正常發(fā)展的黑子群幾乎幾小時就會產(chǎn)生一個耀斑，不過真正對地球有強烈影響的耀斑則很少。

▲高考地理必考知識點：太陽耀斑的分類

1、光學耀斑

太陽爆發(fā)時光學波段亮度突然增強的現(xiàn)象，稱為光學耀斑；波長在3900~7000埃之間。耀斑在氫的Hα線和電離鈣的H、K線上最為突出，非常有利于光學耀斑的觀測。

2、X射線耀斑

太陽爆發(fā)時X射線通量突然增強的現(xiàn)象，稱為X射線耀斑；波長在0.01~100埃之間。耀斑在極紫外波段有明顯表現(xiàn)，可以用來監(jiān)測。

3、質子耀斑

在耀斑發(fā)射的粒子事件中，當?shù)厍蛲杰壍捞綔y到的質子能量大于10兆電子伏的通量超過10pfu時，表明這種事件中有很強的質子流，即發(fā)生質子事件，與之相對應的源耀斑稱為質子耀斑。在日地空間行星際磁場的引導下，日面東半球發(fā)射的質子一般到不了地球附近，因此質子耀斑主要發(fā)生在日面西半球。質子耀斑大多為M級及以上級別的耀斑，發(fā)生后1小時~2小時內(nèi)能夠在地球軌道附近觀測到其引發(fā)的質子事件。

4、白光耀斑

白光耀斑是太陽耀斑中極為罕見的一種，由于能在白光范圍內(nèi)觀測到而得名。太陽耀斑一般通過白光是不能觀測到的，只有通過Hα線和電離鈣的H、K線才能觀測到。但有時在Hα線所看到的亮區(qū)中的一些更小的區(qū)域，通過白光也能看到突然增亮現(xiàn)象，持續(xù)時間大約幾分鐘，這就是白光耀斑。1859年卡林頓首次觀測的太陽耀斑就是白光耀斑。

▲高考地理必考知識點：太陽耀斑的影響

1、對空間飛行的影響

增強的紫外和X射線輻射使電離層中的電子濃度急劇增大，引發(fā)電離層突然騷擾，可導致短波無線電信號衰落，甚至中斷。增強的紫外輻射被地球大氣層直接吸收后，加熱大氣，大氣的溫度和密度升高，從而使人造衛(wèi)星等空間飛行器的軌道發(fā)生改變；紫外輻射的增強還使得原子氧的密度突然增加，從而加快了原子氧對航天器表面的剝蝕作用。

2、對通信的影響

短波通信主要是靠F層的反射進行的。但是，在發(fā)生電離層突然騷擾時，由于D層附近的電子密度突然增大，穿過D層射向E層、F層并反射回地面的無線電波受到強烈的吸收，引起電波的衰減。D層電子密度越大，吸收越強。如果D層的電子密度非常大，以致短波通信的最高可用頻率也遭到嚴重吸收，這時通信將發(fā)生中斷。

3、對廣播信號的影響

在實際生活中，在我們收聽廣播時，信號會突然變得雜亂，無法收聽，有時我們調調頻率，信號會清楚些，但有時卻仍然無法聽清楚，這種狀況一般過不了多久就會自己恢復。這可能就是遙遠的太陽爆發(fā)耀斑對廣播信號的影響。

4、對導航的影響

甚低頻導航或通信信號主要是在地面與電離層底部之間的一個波導之間傳播，電波在地球和電離層之間來回反射傳播，可以實現(xiàn)遠距離的傳播。當電離層發(fā)生突然騷擾時，由于D層的反射高度下降，電離層底部發(fā)生變化，導致低頻或甚低頻信號在給定的發(fā)射機和接收機之間的傳播相位時延發(fā)生變化，嚴重時能產(chǎn)生幾十公里的導航誤差。

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