2017年高考地理必考知識點：太陽風

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▲高考地理必考知識點：太陽風

太陽風是從恒星上層大氣射出的超聲速等離子體帶電粒子流。在不是太陽的情況下，這種帶電粒子流也常稱為“恒星風”。太陽風是一種連續(xù)存在，來自太陽并以200-800km/s的速度運動的高速帶電粒子流。這種物質(zhì)雖然與地球上的空氣不同，不是由氣體的分子組成，而是由更簡單的比原子還小一個層次的基本粒子——質(zhì)子和電子等組成，但它們流動時所產(chǎn)生的效應(yīng)與空氣流動十分相似，所以稱它為太陽風。2012年3月，5年來最強的一次太陽風暴在7日上午噴發(fā)，無線通訊受到影響。

▲高考地理必考知識點：太陽風的成因

為了能夠清楚的表述太陽風是怎樣形成的，需要先了解太陽大氣的分層情況。

一般情況下，我們把太陽大氣分為六層，由內(nèi)往外依次命名為：日核，輻射區(qū)，對流層，光球，色球和日冕。日核的半徑占太陽半徑的四分之一左右，它集中了太陽質(zhì)量的大部分，并且是太陽百分之九十九以上的能量的發(fā)生地。光球是我們平常所見的明亮的太陽圓面，太陽的可見光全部是由光球面發(fā)出的。

而日冕位于太陽的最外層，屬于太陽的外層大氣。太陽風就是在這里形成并發(fā)射出去的。

用X射線或遠紫外線拍下的日冕照片上可以觀察到在日冕中存在著大片的長條形的或是不規(guī)則行的暗黑區(qū)域，通過人造衛(wèi)星和宇宙空間探測器拍攝的照片，我們可以發(fā)現(xiàn)在日冕上長期存在著這些長條形的大尺度的黑暗區(qū)域，這里的X射線強度比其他區(qū)域要低得多，從表觀上看就像日冕上的一些洞，我們形象的稱之為冕洞。

冕洞是太陽磁場的開放區(qū)域，這里的磁力線向宇宙空間擴散，大量的等離子體順著磁力線跑出去，形成高速運動的粒子流。粒子流在冕洞底部速度為每秒16km左右，當?shù)竭_地球軌道附近時，速度可達每秒300~400km以上。這種高速運動的等離子體流也就是我們所說的太陽風。

太陽風從冕洞噴發(fā)而出后，夾帶著被裹挾在其中的太陽磁場向四周迅速吹散。太陽風至少可以吹遍整個太陽系。

當太陽風到達地球附近時，與地球的偶極磁場發(fā)生作用，并把地球磁場的磁力線吹得向后彎曲。但是地磁場的磁壓阻滯了等離子體流的運動，使得太陽風不能侵入地球大氣而繞過地磁場繼續(xù)向前運動。于是形成一個空腔，地磁場就被包含在這個空腔里。此時的地磁場外形就像一個一頭大一頭小的蛋狀物。

但是，當太陽出現(xiàn)突發(fā)性的劇烈活動時，情況會有所變化。此時太陽風中的高能離子會增多，這些高能離子能夠沿著磁力線侵入地球的極區(qū)；并在地球兩極的上層大氣中放電，產(chǎn)生絢麗壯觀的極光。

▲高考地理必考知識點：太陽風的影響

地磁場把太陽風阻擋在地球之外。然而百密一疏，仍然會有少數(shù)漏網(wǎng)分子闖進來，盡管它們僅是一小撮；但還是會給地球帶來一系列破壞。它會干擾地球的磁場，使地球磁場的強度發(fā)生明顯的變動；它還會影響地球的高層大氣，破壞地球電離層的結(jié)構(gòu)，使其喪失反射無線電波的能力，造成我們的無線電通信中斷；它還會影響大氣臭氧層的化學變化，并逐層往下傳遞，直到地球表面，使地球的氣候發(fā)生反常的變化，甚至還會進一步影響到地殼，引起火山爆發(fā)和地震。

太陽風對人類的影響：

1．當太陽風掠過地球時，會使電磁場發(fā)生變化，引起地磁暴、電離層暴，并影響通訊，特別是短波通訊。

2．對地面的電力網(wǎng)、管道和其它大型結(jié)構(gòu)發(fā)送強大元電荷，影響輸電、輸油、輸氣管線系統(tǒng)的安全。

3．對運行的衛(wèi)星也會產(chǎn)生影響。

4．一次太陽風的輻射量對一個人來說很容易達到多次的X線檢查量。它還會引起人體免疫力的下降，很容易引起病變，也會使人情緒易波動，甚至車禍增多。

5．會使氣溫增高。

6．在南北極形成極光。

▲高考地理必考知識點：太陽風的應(yīng)用

太陽風與地球上的風截然不同，衛(wèi)星無法像風車一樣發(fā)電。衛(wèi)星并不是利用渦輪上的葉片旋轉(zhuǎn)發(fā)電，而是利用一根帶電銅線捕獲快速遠離太陽的電子，這些電子的移動速度可達到每秒數(shù)百公里。根據(jù)研究小組的計算，安裝在一個2米寬接收器上的300米長銅線以及一個10米寬太陽帆所產(chǎn)生的電量足以滿足1000個家庭的用電需求。一顆攜帶1000米銅線的衛(wèi)星以及大約位于同一軌道的8400公里寬太陽帆便可產(chǎn)生10億的3次方瓦特電量，大約相當于地球當前用電量的1000億倍。

當然，所有這些電量都必須傳回地球，否則沒有任何意義。衛(wèi)星產(chǎn)生的一些電量將被輸送到銅線，以產(chǎn)生電子收集磁場。余下電量用于為一道紅外激光束供能，以幫助實現(xiàn)在任何環(huán)境條件下滿足整個地球用電需求這一目標。這種發(fā)電方式的一大缺陷就是地球與衛(wèi)星距離太遠，達到數(shù)百萬公里，即使最強大的激光束也會發(fā)散，進而喪失大部分能量。斯楚爾澤-馬庫奇表示，雖然用于研制這種衛(wèi)星的絕大多數(shù)技術(shù)都已存在，但研發(fā)聚焦程度更高的激光卻是一大挑戰(zhàn)。

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