什么是太阳风?太阳风对我们有什么影响?

什么是太阳风?太阳风对我们有什么影响?

想象图:一场太阳风暴袭击了火星,并从火星的高层大气中剥离了离子。美国宇航局/ GSFC

太阳风是由太阳发射的连续带电亚原子粒子流。对人类来说,这种粒子流喜忧参半。我们现在依赖的GPS信号可能会被太阳风干扰。同时,太阳风还是在这些令人惊叹的北极光背后的驱动机制(南极也有)。

地球不是唯一受流粒子影响的地方。最新收集的数据表明,太阳风可能已经明显改变了月球的表面。另外,它还有助于形成一个包围我们整个星球的宇宙泡泡。

等离子狂欢

氢和氦是太阳风的两个主要成分。这两个元素也代表了太阳化学成分的约98%,这并非巧合。太阳极高的温度分解了大量的氢原子和氦原子,当然还有其他原子。

在极高温度下,电子从它们绕轨道运行的原子核中漂移出来。这样就产生了等离子体,这是一种物质相,其中包括自由电子和原子核的混合物。两者都带有电荷:漫游电子带负电,而那些原子核则带正电荷。

太阳风是由等离子组成的 – 日冕也是如此。日冕是太阳大气中比较薄的一层,始于太阳表面上方约2,100公里,并伸入太空。即使按照恒星的标准,它还是非常炽热。日冕内部的温度可能远远超过110万摄氏度,使该层的温度比其下方太阳实际表面温度高数百倍。

距该表面约3200万公里,日冕的一部分转变为太阳风。在这里,太阳磁场减弱了对构成日冕的快速移动的亚原子粒子的控制。

结果,粒子开始改变其行为。在日冕内部,电子和原子核以某种有序的方式移动。但是经过过渡点之后就表现得非常不规律。离开日冕后,粒子作为太阳风进入太空。

太阳风的起点

各个太阳风以不同的速度传播。较慢的速度每秒大约300至500公里。速度更快的能达到每秒600至800公里。

最快的风从日冕孔中吹出,此时日冕会短暂出现温度较低密度也较低的等离子体。由于开放的磁力线穿过这些孔,因此它们可作为太阳风粒子的绝佳出口。

什么是太阳风?太阳风对我们有什么影响?

南半球的日冕孔正对着地球。增强的太阳风可能会在3天内到达地球。

什么是太阳风?太阳风对我们有什么影响?

南半球的日冕孔正对着地球。增强的太阳风可能会在3天内到达地球。

开放磁力线就像高速公路,将带电粒子从日冕中射出并射向太空。(不要将它们与闭合的磁力线以及环形通道混为一谈,等离子沿着这些通道突然从太阳表面喷出,然后直接向后冲入其中。)

人们对慢太阳风的形成知之甚少。但是,它们在任何给定时间似乎都受到太阳黑子的影响。当太阳黑子稀缺时,天文学家会观察到慢风从太阳的赤道区域出来,而快风则从两极伸出。但是,当黑子变得更加普遍时,两种太阳风在太阳上的位置都彼此接近。

太阳风圈(Heliosphere)

不管一阵太阳风以多快的速度向日冕发出“告别”,它最终都会放慢速度。太阳风从各个方向射出太阳。它们看起来形成了一个胶囊,可以容纳太阳、月亮以及我们太阳系中的所有其他物体。这就是科学家所说的太阳风圈。

银河系中恒星之间看似空旷的空间实际上充满了星际介质(ISM),一种包含氢、氦和令人惊讶的小尘埃粒子的混合物。本质上,太阳风圈是被这些物质包围的巨大空间。

太阳风圈就像一个超大洋葱一样,是一个分层的结构。终端激波(termination shock)是一个远远超出冥王星和柯伊伯带的缓冲地带,在这里太阳风速度迅速下降。超过该点的位置是太阳风圈的外边界,在这个地方星际风和太阳风在强度方面变得均匀匹配。

极光、卫星和月球

在地球上,太阳风中的粒子是造成北极光和南极光的原因。地球具有一个磁场,其双极位于北极和南极地区。当太阳风接触该磁场时,其带电粒子被推向这两个区域。大气中的原子接触风后就会获得能量。这个能量触发了令人着迷的极光。

虽然其他行星(如金星和土星)也有极光,但地球的卫星却没有。然而,太阳风也许能够解释“月球漩涡”的存在,月球漩涡的颜色比周围的地面更暗或更浅。

它们的起源是个谜,但正在进行的NASA太空收集任务的证据表明,变色的斑点实际上是巨大的晒斑。月球的一部分表面被小的孤立磁场屏蔽,免受太阳风的侵害。但是其他地方则暴露在外。因此,从理论上讲,当风吹到这些地方时,它们可能会引发化学反应,从而改变某些岩石的色调。

人造设备也容易受到移动等离子体的影响。众所周知,人造卫星上的电子组件在受到太阳发出的带电亚原子粒子轰击后会发生故障。

有趣的事实

通过太阳风,太阳每秒会损失150万吨质子!


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