太陽黑子

    【太陽黑子】（sunspot）太陽光球上經(jīng)常出現(xiàn)的黑暗、或全黑的低溫區(qū)，是太陽活動的基本標志。

     發(fā)展完全的黑子由較暗的核（即本影）和圍繞它的較亮的邊框（即半影）構(gòu)成，形狀象一個淺碟，中間凹陷約500km。黑子的溫度約比光球表面的溫度低1000K。因此顯得比光球暗些。黑子的直徑從1000到200000km不等，大的黑子可以用肉眼通過煙熏的玻璃觀察到。多數(shù)黑子的壽命不長，一般不到一天，但有些黑子的壽命可長達一個月以上，個別黑子可長達半年。黑子在日面上的活動很有規(guī)則，其增減有明顯的周期變化。每一個新的周期開始時，黑子首先出現(xiàn)在日面南北緯40度附近，以后隨著黑子的增多逐漸向太陽赤道移動，到周期終了時，黑子就移到日面南北緯5度附近，這時黑子數(shù)減少到最低值。同時下一周期的新黑子又在南北緯40度附近重新出現(xiàn)。這一過程平均11年（見太陽黑子周期）。中國有世界上最早的黑子觀測記錄。公元前43年，即西漢元章永光元年四月第一次記載了用肉眼春到的太陽黑子。用望遠鏡觀測黑子則始于1610年。
      關(guān)于黑子的形成問題，目前還沒有定論。

    （sunspot cycle）黑子活動各種時間尺度的準周期性變化，最著名的是太陽黑子11年周期。1843年德國藥劑師施瓦貝（H．S. Schwabe），通過他自己對太陽黑子二十余年的觀測記錄，發(fā)現(xiàn)太陽黑子的消長有一個10年左右的周期。1848年沃爾夫（J.R.Wolf)引入太陽黑子相對數(shù)，并將逐月黑子相對數(shù)推算到1749年，從而肯定地指出太陽黑子活動的周期平均長度為11．1年。圖為1749年到1980年年平均黑子相對數(shù)變化曲線。從圖上可以清楚地看到，二百多年來太陽黑子數(shù)的變化明顯地保持了平均11年左右的周期性。在每一個周期中，黑子從最少年開始，在3－5年中增大，達到一個極大值（或峰值），然后在隨后的5—7年再減小到一個極個值（或谷值）。相對應(yīng)的年份分別稱為黑子極大年（或峰年，用M年表示）和黑子極小年（或谷年，用m年表示）。實際上太陽黑子周期長度在7．3年到16.1年之間。太陽黑子11年周期又稱太陽活動周期。一般以黑子最少的年份作為太陽活動周期開始的年份。按規(guī)定，從1755年開始的周期作為太陽活動的第1周，至今已經(jīng)歷了21個太陽活動周朗，第21周是1976年開始的。隨著對太陽活動研究的深入，又相繼發(fā)現(xiàn)了22年左右的太陽活動磁周期、80－90年的太陽活動世紀周期以及200年左右的太陽活動雙世紀間期等。

     關(guān)于這個問題天文學(xué)界一直眾說紛紜。一種說法是黑子可能是太陽的核廢料（如人類核反應(yīng)堆的核廢料），約11年出現(xiàn)一次可能是黑子在太陽里面和表面的上下翻動一次造成的（如元宵在鍋里被煮得上下翻動），黑子溫度較低應(yīng)該也是廢料的一個證明（如煤爐中的炭灰在一般情況下不能再產(chǎn)生高溫）。側(cè)面觀察
　　另一種說法是：由于太陽的聚變作用，熱核反應(yīng)區(qū)周邊的物質(zhì)向內(nèi)補充，在半徑為0.75R處物質(zhì)補充速度較其周圍更快，由于角動量守恒，此處運動速度比周圍快，產(chǎn)生摩擦。由于質(zhì)子與電子所受摩擦不同，所以運動的相對速度不同，產(chǎn)生電流，進而產(chǎn)生管狀磁場，管內(nèi)氣壓＋磁壓=管外壓強，所以管內(nèi)氣壓<管外壓強。根據(jù)克拉伯龍方程（pV=nRT）管內(nèi)溫度<管外溫度。因為此結(jié)構(gòu)密度小于周圍物質(zhì)，所以漂浮到對流層表面，形成黑子。

    　世界上最早的太陽黑子的記錄是中國公元前140年前后成書的《淮南子》中記載的。《漢書·五行志》中對前28年出現(xiàn)的黑子記載則更為詳盡。
　　1840年代德國的一位業(yè)余天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了太陽黑子10-11年的周期變化規(guī)律。通過長期的觀測，人們還發(fā)現(xiàn)太陽黑子在日面上的活動隨時間變化的緯度分布也有規(guī)律性。一開始，幾乎所有的黑子都分布在±30°的緯度內(nèi)，太陽活動劇烈時，它往往出現(xiàn)在±15處 ，并逐步向低緯度區(qū)移動 ，在±8°處消失。在上一個周期的黑子還沒有完全消失時，下一個周期的黑子又出現(xiàn)在±30°緯度附近。如果以黑子的緯度為縱坐標，以時間為橫坐標，繪出的黑子分布圖很像蝴蝶，因而稱作蝴蝶圖?！?/P>

　關(guān)于太陽黑子，中國有世界上最早的觀測記錄。大約在公元前140年前的《淮南子》一書中就有“日中有踆烏”的記述?，F(xiàn)今世界公認的最早的太陽黑子記事，是載于《漢書·五行志》中的河平元年（公元前28年）三月出現(xiàn)的太陽黑子：“河平元年……三月己未，日出黃，有黑氣大如錢，居日中央?！边@一記錄將黑子出現(xiàn)的時間與位置都敘述得詳細清楚。歐洲關(guān)于太陽黑子紀事的最早時間是公元807年8月，當(dāng)時還被誤認為是水星凌日的現(xiàn)象，直到意大利天文學(xué)家伽利略1660年發(fā)明天文望遠鏡后，才確認黑子是確實存在的。而在此之前，我國歷史上已有關(guān)于黑子的101次記錄，這些記錄不但有時間，還有形狀、大小、位置以及變化情況等等。難怪美國天文學(xué)家海爾會贊嘆道：“中國古代觀測天象，如此精勤，實屬驚人。他們觀測日斑，比西方早約2000年，歷史上記載不絕，并且都很正確可信?！?

      我們知道，太陽表面溫度是不一樣的，有的地方溫度高，有的地方溫度低。當(dāng)太陽中心區(qū)域的溫度比周圍區(qū)域低1500°左右時，這個區(qū)域看上去就比周圍區(qū)域暗，如同一個光亮的圓面上出現(xiàn)斑斑點點的黑色斑點，人們就稱它為“太陽黑子”
　　太陽黑子的數(shù)量有時多，有時少，其變化是很有規(guī)律的，一般每11年為一個周期。據(jù)記載，在1173~1976年的803年間，流行行大感冒發(fā)生過56次，且都出現(xiàn)在太陽黑子活動極大的年份。太陽黑子活動高峰時，心肌梗死的病人數(shù)量也激劇增加。
　　為什么太陽黑子活動高峰時，患病人數(shù)會增加呢？原來黑子活動高峰時，太陽會發(fā)射出大量的高能粒子流與X射線，并引起地球磁暴現(xiàn)象。它們破壞地球上空的大氣層，使氣候出現(xiàn)異常，致使地球上的微生物大量繁殖，為疾病流行創(chuàng)造了條件。另一個方面，太陽黑子頻繁活動會引起生物體內(nèi)物質(zhì)發(fā)生強烈電離。例如紫外線劇增，會引起感冒病毒細胞中遺傳因子變異，并發(fā)生突變性的遺傳，產(chǎn)生一種感染力很強而人體對它卻有免疫力的亞型流感病毒。這種病毒一但通過空氣或水等媒介傳播開去，就會釀成來勢兇猛的流行性感冒。
　　科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)，在太陽黑子活動極大的年份里，致病細菌的毒性會加劇，它們進入了體后能直接影響人體的生理、生化過程，也影響病程。所以，當(dāng)黑子數(shù)量達高峰期時，要及早預(yù)防疾病的大流行。
　　統(tǒng)計研究表明，流感世界大流行不僅發(fā)生在太陽活動最強時期，也發(fā)生在太陽活動最弱時期。1889-1890年流行性感冒第一次全世界大流行是在太陽黑子活動低值期（1889年為6.3；1890 年為7.1），1900年流感流行也是發(fā)生在太陽黑子活動低值期（1900年為9.5，1901年為2.7），1918-1919年“西班牙流感”即流行性感冒第二次全世界大流行為太陽黑子活動次高值期（1917年為103.9；1918年為80.6；1919年為63.6），1957-1958年“亞洲流感”為太陽黑子活動最高值期（1957年為190.2；1958年為184.8），1968-1969年“香港流感”為太陽黑子活動最高值期（1968年為105.9；1969年為105.5），1977年“俄羅斯流感”為太陽黑子活動次低值期（1976年為12.6；1977年為27.5）。太陽活動高值可促發(fā)病毒突變，低值有利于病毒大量繁殖。