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为什么太阳表面有时会长出“雀斑”?

虽然总体上太阳是一个相当稳定的发光气体球,但它的大气层时刻经历着局部性的剧烈活动。从地球上看,明亮的太阳上时有“暗影”浮动,原本无瑕的日面会生长出些许暗淡的“雀斑”。

太阳的大气层从里向外可分为光球、色球和日冕三层。从地球上直接看到的是最底层光球,色球和日冕只有在日全食时才能用肉眼观察到。

我们平常所看到的太阳圆面就是太阳光球光球温度约5800开,平均密度只有水的几亿分之一,但由于它的厚度达500千米,所以是不透明的。光球看上去很光滑,实际上犹如一片沸腾的火海。光球层中存在着激烈的活动,用望远镜可以看到光球表面有密密麻麻如同一颗颗米粒般的结构,称为米粒组织。它们上下翻滚,活像一锅沸腾的粥,其实这是光球下面气体剧烈对流造成的现象。米粒温度比周围温度高出300~400开,看上去就比周围背景亮;单个米粒的尺度在1000千米左右,但极不稳定,平均寿命仅5~10分钟。

光球表面另一种著名的活动现象便是太阳黑子黑子光球层上的巨大气流旋涡,大多近似于椭圆形。其实黑子并不黑,只因黑子中央温度比周围光球温度低1000开以上,在明亮背景的反衬之下才显得比较暗黑,而实际上它们的温度超过4000开,倘若能把黑子单独取出,一个大黑子的光芒便可以相当于满月。

紧贴光球以上的一层大气称为色球层,平时不易被观测到。日全食时,当月亮遮掩了光球明亮光辉的一瞬间,人们能发现日轮边缘上有一层玫瑰红的绚丽光彩,那就是色球。色球层厚约2000千米,其物质密度和压力要比光球低得多。色球层上常会出现耀斑爆发,这是太阳大气中又一种复杂和剧烈的活动现象,表现为突然出现、迅速发展的局部亮斑。耀斑在短短几分钟到几十分钟内释放出的能量,与整个太阳1秒钟内释放的总能量相当。耀斑爆发会引起太阳风暴,大量高能的带电粒子(总量可达10亿吨)以数百千米每秒的速度席卷行星际空间。如果太阳风暴恰好朝向地球而来,会对地球附近的空间环境造成很大的影响。

在色球上人们还能够看到许多腾起的火焰,这就是所谓的“日珥”。日珥是色球层迅速变化着的活动现象,一次完整的日珥过程一般为几十分钟。同时,日珥的形状也可说是千姿百态,有的如浮云烟雾,有的似飞瀑喷泉,有的好似一弯拱桥,也有的酷似团团草丛,真是不胜枚举。最为壮观的要数爆发日珥,本来或宁静或活动日珥,有时会突然“怒火冲天”,拼命往上抛射气体物质。有时抛射物又返回太阳表面,形成一个环状,称为环状日珥

在日全食时的短暂瞬间,常常可以看到太阳周围除了绚丽的色球外,还有一大片白里透蓝、柔和美丽的晕光,这就是太阳大气的最外层——日冕日冕的形状同太阳活动有关,日冕还会有向外的膨胀运动,并使得热电离气体粒子连续地从太阳向外流出,形成太阳风。