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黑子的定义是什么

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黑子的定义是什么

日斑[sunspot] 即太阳黑子。

在太阳的光球层上,有一些旋涡状的气流,像是一个浅盘,中间下凹,看起来是黑色的,这些旋涡状气流就是太阳黑子。黑子本身并不黑,之所以看得黑是因为比起光球来,它的温度要低一、二千度,在更加明亮的光球衬托下,它就成为看起来像是没有什么亮光的、暗黑的黑子了。

太阳黑子是在太阳的光球层上发生的一种太阳活动,是太阳活动中最基本,最明显的活动现象。一般认为,太阳黑子实际上是太阳表面一种炽热气体的巨大漩涡,温度大约为4500摄氏度。因为比太阳的光球层表面温度要低,所以看上去像一些深暗色的斑点。太阳黑子很少单独活动。常常成群出现。

黑子是由本影和半影构成的,本影就是特别黑的部分,半影不太黑,是由许多纤维状纹理组成的,具有旋涡状结构。当大黑子群具有旋涡结构时,就预示着太阳上将有剧烈的变化。人类发现太阳黑子活动已经有几千年了。黑子的活动周期为11.2年。届时会对地球的磁场和各类电子产品和电器产生损害。在开始的4年左右时间里,黑子不断产生,越来越多,活动加剧,在黑子数达到极大的那一年,称为太阳活动峰年。在随后的7年左右时间里,黑子活动逐渐减弱,黑子也越来越少,黑子数极小的那一年,称为太阳活动谷年。国际上规定,从1755年起算的黑子周期为第一周,然后顺序排列。1999年开始为第23周。

太阳黑子周期的概念

【太阳黑子周期】(sunspot cycle)黑子活动各种时间尺度的准周期性变化,最著名的是太阳黑子11年周期。

太阳黑子相对数变化曲线1843年德国药剂师施瓦贝(H.S. Schwabe),通过他自己对太阳黑子二十余年的观测记录,发现太阳黑子的消长有一个10年左右的周期。1848年沃尔夫(J.R.Wolf)引入太阳黑子相对数,并将逐月黑子相对数推算到1749年,从而肯定地指出太阳黑子活动的周期平均长度为11.1年。右图为1749年到1980年年平均黑子相对数变化曲线。从图上可以清楚地看到,二百多年来太阳黑子数的变化明显地保持了平均11年左右的周期性。在每一个周期中,黑子从最少年开始,在3-5年中增大,达到一个极大值(或峰值),然后在随后的5—7年再减小到一个极小值(或谷值)。相对应的年份分别称为黑子极大年(或峰年,用M年表示)和黑子极小年(或谷年,用m年表示)。实际上太阳黑子周期长度在7.3年到16.1年之间。太阳黑子11年周期又称太阳活动周期。一般以黑子最少的年份作为太阳活动周期开始的年份。

按规定,从1755年开始的周期作为太阳活动的第1周,第21周是1976年开始的。随着对太阳活动研究的深入,又相继发现了22年左右的太阳活动磁周期、80-90年的太阳活动世纪周期以及200年左右的太阳活动双世纪周期等。 【太阳活动磁周期】(solar magnetic cycle)太阳黑子磁场极性的转换周期。黑子具有明显的磁场,且太阳南北两半球黑子的磁极是相反的。如果北半球处在黑子群前面的先行黑子具有正磁极的话,那么在南半球的先行黑子则具有负磁极。但同一半球黑子的极性是相同的。它们的对应关系随着黑子11年周期阳变化而相互逆转。所以根据黑子磁场极性来划分一个太阳活动整周期不是11年,而是黑子11年周期的两倍,即22年,称为磁极性转换周期,简称为太阳活动磁周期。黑子的这一重要特征是1913年海尔(G.E.Hale)发现的,所以太阳黑子22年磁周期又叫“海尔周期”(Hale cycle)。

由于太阳活动第9周至第17周的9个11年周期峰值恰好高低相间,所以过去习惯地把海尔周期包括的两个11年周期分别称作“主高周期”与“次高周期”,前者亦称奇数周期,后者称偶数周期。但是海尔周期究竟是从奇数周期开始还是从偶数周期开始,尚无定论。威列特(H.C.Willett)主张以偶数周期作为22年周期的起点,而斯莱波(H.P.Sleeper)则主张以太阳北半球上带头黑子的极性为准,称为正、负周期。 【太阳活动世纪周期】( 80—90 year cycle of solaractivity)时间约为80—90年的太阳黑子周期。从黑子11年周期变化曲线上可直观地看出,一般在连续3、4个11年高峰后便接连3、4个11年低峰,总共持续的年数近于一个世纪,故称世纪周期。20世纪中叶,格莱斯堡(W.Gleissberg)取黑子11年周期的极大值Rm的百年平滑值进行分析,即

太阳活动周期公式则Rm平滑值的变化曲线有着明显的周期性,极大值位于第3周和第9周,极小值位于第6周和第14周,所以有人亦将此周期称为格莱斯堡周期。以后在分析黑子其它参数的变化时,也得到类似结果。不过由于研究者所取方法不同,世纪周期的起止年份也不同。根据绍夫(J.Schove)收集、整理的古代黑子资料分析,世纪周期最短的只有40年,最长的可达120年。而且世纪周期越强,它的上升期也越长。太阳活动世纪周期反映了太阳活动平均强度的变化规律。 【太阳活动双世纪周期】(200 year cycle of solaractivity)时间为200年左右的太阳黑子周期。功率谱分析证实,黑子11年周期峰值的变化有188—212年的显著周期。由于这个周期是由两个世纪周期组成的,其长度约为世纪周期长度的二倍,故名。又因为这个周期和九大行星178.7年的会合周期接近,所以有人又称之为太阳活动的行星周期。

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