太阳常数是什么
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发布时间：2022-05-08 03:22
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时间：2023-07-28 15:42
到了20世纪20年代，由于有了更精致的研究太阳的仪器。人们发现这种“太阳光”是普通的事情，它的出现往往与太阳黑子有关。例如，1899年，美国天文学家霍尔发明了一种“太阳摄谱仪”，能够用来观察太阳发出的某一种波长的光。这样，人们就能够靠太阳大气中发光的氢、钙元素等的光，拍摄到太阳的照片。结果查明，太阳的闪光和什么陨石毫不相干，那不过是炽热的氢的短暂爆炸而已。
小型的闪光是十分普通的事情，在太阳黑子密集的部位， 一天能观察到一百次之多，特别是当黑子在“生长”的过程中更是如此。像卡林顿所看到的那种巨大的闪光是很罕见的，一年只发生很少几次。
有时候，闪光正好发生在太阳表面的中心，这样，它爆发的方向正冲着地球。在这样的爆发过后，地球上会一再出现奇怪的事情。一连几天，极光都会很强烈，有时甚至在温带地区都能看到。罗盘的指针也会不安分起来，发狂似地摆动，因此这种效应有时被称为“磁暴”。 随着科技的进步，极光的奥秘也越来越为我们所知，原来，这美丽的景色是太阳与大气层合作表演出来的作品。在太阳创造的诸如光和热等形式的能量中，有一种能量被称为"太阳风"。太阳风是太阳喷射出的带电粒子，是一束可以覆盖地球的强大的带电亚原子颗粒流。太阳风在地球上空环绕地球流动，以大约每秒400公里的速度撞击地球磁场。地球磁场形如漏斗，尖端对着地球的南北两个磁极，因此太阳发出的带电粒子沿着地磁场这个"漏斗"沉降，进入地球的两极地区。两极的高层大气，受到太阳风的轰击后会发出光芒，形成极光。在南极地区形成的叫南极光。在北极地区形成的叫北极光。
在本世纪之前，这类情况对人类并没有发生什么影响。但是，到了20世纪，人们发现，磁暴会影响无线电接收，各种电子设备也会受到影响。由于人类越来越依赖于这些设备，磁暴也就变得越来越事关重大了。比如说，在磁暴期内，无线电和电视传播会中断，雷达也不能工作。
天文学家更加仔细地研究了太阳的闪光，发现在这些爆发中显然有炽热的氢被抛得远远的，其中有一些会克服太阳的巨大引力射入空间。氢的原子核就是质子，因此太阳的周围有一层质子云（还有少量复杂原子核）。1958年，美国物理学家帕克把这种向外涌的质子云叫做“太阳风”。
向地球方向涌来的质子在抵达地球时，大部分会被地球自身的磁场推开。不过还是有一些会进入大气层，从而引起极光和各种电现象。向地球方向射来的强大质子云的一次特大爆发，会产生可以称为“太阳风暴”的现象，这时，磁暴效应就会出现。
使彗星产生尾巴的也正是太阳风。彗星在靠近太阳时，星体周围的尘埃和气体会被太阳风吹到后面去。这一效应也在人造卫星上得到了证实。像“回声一号”那样又大又轻的卫星，就会被太阳风显著吹离事先计算好的轨道。
太阳风暴特点
太阳黑子活动通常以11年为一个周期，本次周期的高峰在2000年就已出现。在高峰过后3年多，太阳黑子再度活跃，导致太阳风暴产生，某种程度上有些反常。除太阳风暴效应外，太阳黑子还会导致高能量的耀斑爆发，后者也许还将持续一两周时间，可能影响到地球上的无线电通信。
新一轮太阳风暴主要由太阳表面新形成的巨大黑子群释放出的气体和带电粒子流引起，以每小时约320万公里的速度向地球袭来。
个大的耀斑可发射高达1025焦耳的能量，相当于全世界每个人挨一颗氢弹。这个能量比火山爆发所释放的能量大1000万倍
11月3日，太阳再次发生X3级耀斑爆发，我国短波通讯一度严重中断。自10月28日以来[被屏蔽广告]
，太阳发生了一系列爆发性活动，并对地球的磁层、电离层和高层大气产生不同程度的扰动。太阳耀斑、日冕物质抛射和太阳风暴等名词频繁地出现，这些词的科学含义是什么？太阳的各种爆发性活动究竟对人类有哪些影响？
太阳耀斑
太阳耀斑是太阳表面局部区域突然和大规模的能量释放过程。耀斑发生时，强烈的辐射覆盖整个电磁波谱，包括γ射线、Χ射线、紫外线、可见光，直到射电波段，同时，电子、质子和重离子等粒子在太阳大气中被加热和加速。一个大的耀斑可发射高达1025焦耳的能量，相当于全世界每个人挨一颗氢弹。这个能量比火山爆发所释放的能量大1000万倍，但小于太阳每秒钟所发射总能量的十分之一。
大的太阳耀斑会对地球空间(包括高层大气、电离层和磁层)进行三轮“攻击”。首先，耀斑所产生的X射线暴以光速飞向地球，使向阳面电离层的电离增强，短波通信受到干扰甚至完全中断。第二*击是相对论带电粒子(主要是质子和电子)，它们的速度接近于光速，在耀斑发生30分钟左右到达地球空间，通过多种物理效应对卫星产生破坏作用。
第一种效应是单粒子事件，当单个质子或重离子打到航天器内电子器件的芯片上时，芯片内产生电荷过大，将电路锁定在一个状态，只有关断电源，重新启动方可使装置恢复正常，这种效应称为单粒子锁定。严重时可导致单粒子烧毁。第二种效应是航天器内部充电。高能电子具有很强的穿透能力，它们能穿透卫星的外壳，进入卫星内部，并能穿进绝缘介质内部，在里面积累起来。随着积累的电荷增多，电场越来越强，当电场增加到一定程度时，绝缘介质被击穿。如果这种事件发生在卫星的关键部件，可导致整个卫星报废。1998年5月，一个强的高能电子暴使美国的通信卫星“银河4号”失效，导致美国部分州之间的信用卡业务中断，部分地区的电视节目中断。
高能粒子还危害航天员的健康。1989年1月19日，美国亚特兰蒂斯号航天飞机在发射伽利略号飞船时，航天员感觉到有闪光，这是高能粒子打到视网膜上引起的。航天员不得不退回到航天飞机内，但眼睛仍受到严重刺激。高能带电粒子还会对航空飞行员和旅客带来损伤。如1989年9月29日，在巴黎与华盛顿之间飞行的协和式飞机上的辐射监视器，发现飞机内的辐射剂量超过了警戒线。
第三*击是太阳风，它们在耀斑发生2天至3天到达地球的磁层，可在地球空间产生磁暴。
太阳强粒子辐射还会对人类生存环境产生影响。如1965年2月和1972年8月曾发生过两次大的质子事件，前一次使地面的中子数约增加了90倍，大气中的碳14同位素增加了10%，后一次使平流层中的臭氧长时期地减少15%。美国卫星于1994年拍摄到的高能电子穿透大气层的图像表明，高能电子在中、低纬大气层的强度也很高。高能电子在大气层会产生氮的化合物，直接影响全球臭氧的分布。
臭氧对紫外线有很强的吸收作用，臭氧层的存在使不致有太多的太阳辐射的紫外线到达地面，对人类及生物起着重要的保护作用。
根据太阳耀斑期间发出的软X射线光子流量，可将耀斑分成C、M和X三大类。C类流量最低，X类流量最高，每类流量相差10倍。各大类还可再细分为多个小级别，如C1到C9，X1到X20。从10月28日到11月5日，已经发生了两次X17级的耀斑。而从1976年以来，只记录到两次X20级耀斑，因此称10月底到11月初的大耀斑，是自1976年以来的第三大耀斑。
日冕物质抛射
太阳最外层大气称为日冕。日冕物质抛射(缩写为CME)是太阳日冕中的物质瞬时向外膨胀或向外喷射的现象。大的CME可含有10亿吨物质，这些物质被加速到每秒几百甚至上千公里。当它们与地球的磁层相遇时，会使磁层产生强烈地扰动。CME有时伴随耀斑，但通常单独发生。耀斑有时伴随CME，但有时也单独发生。在太阳活动最大年，太阳每天产生大约3次CME，而在活动最小时，大约每5天产生一次CME。快速CME向外的速度可达每秒2000公里，而正常的太阳风速度约每秒400公里。CME通常是产生大的非重现性磁暴的源。
太阳风
由于日冕气体温度很高，足以克服太阳引力，以每秒约400公里的速度离开太阳。这个外流的等离子体称为太阳风。太阳风主要由质子和电子组成，但有少量氦核及微量重离子成分。在地球轨道附近，每立方厘米的太阳风中含有大约8个质子和等量的电子。
如果在X射线波段观测太阳，可以看到太阳表面有黑的区域，这些区域称为冕洞。一般认为，高速太阳风源于冕洞。在太阳耀斑期间，带电粒子可被加速到至少100倍的太阳风速度。在发生CME时，也常常伴随着高能粒子发射。
太阳黑子
太阳黑子是太阳表面上黑色斑点，有瞬变的、集中的磁场。他们是太阳最显著的可见特征。黑子大小相差很大，有小、中、大和特大黑子。大的黑子有地球那样大，特大黑子是地球的10倍。黑子通常是成群出现的，一群黑子通常由几个小、中和大的黑子组成。通过对太阳黑子200多年的系统观测，发现太阳黑子数目每11.2年达到最大。随着太阳旋转，一个特定的黑子返回到太阳同一位置大约需要27天。也就是说，太阳黑子以27天和11年为周期变化。黑子群，特别是具有复杂磁场形状的黑子群常常是发生耀斑的地方。上月底和本月初的几次大耀斑，都发生在486和488号大黑子群所在区域。
磁暴
磁暴是全球范围内地磁场的剧烈扰动，扰动持续时间在十几小时到几十小时之间。地磁场的扰动是由撞击地球的太阳风引起的。磁暴对输电系统可产生破坏作用。近年来最引人注目的磁暴损坏输电系统的事件发生在1989年3月。一个强磁暴使加拿大魁北克的一个巨大电力系统损坏，6百万居民停电达9小时，光是电力损失就达2千万千瓦，直接经济损失约5亿美元。据美国科学家估计，此事件若发生在美国东北部，直接经济损失可达30至60亿美元。
突发电离层*扰
太阳耀斑产生的高能电磁辐射暴(紫外线和X射线)以光速运动，在离开耀斑位置仅8分钟就到达地球。高层大气对太阳耀斑产生的紫外线和X射线暴的直接响应，是几分钟到几小时的时间内在向阳半球电离的突然增加，短波和中波无线电信号立即衰落甚至完全中断，这种现象称突发电离层*扰，电离层扰动严重影响通讯的例子屡见不鲜。1989年3月的大磁暴期间，在低纬的无线电通讯几乎完全失效，轮船、飞机的导航系统失灵。
昼夜是由于地球自转而产生的，而季节是由于地球的自转轴与地球围绕太阳公转的轨道的转轴呈23°27′的夹角而产生的。地球每天绕着通过它本身南极和北极的“地轴” 自西向东自转一周。每转一周为一昼夜，所以地球每小时自转15°。地球除自转外还循偏心率很小的椭圆轨道每年绕太阳运行一周。地球自转轴与公转轨道面的法线始终成23．5°。地球公转时自转轴的方向不变，总是指向地球的北极。因此地球处于运行轨道的不同位置时，太阳光投射到地球上的方向也就不同，于是形成了地球上的四季变化。每天中午时分，太阳的高度总是最高。在热带低纬度地区（即在赤道南北纬度23°27′之间的地区），一年中太阳有两次垂直入射，在较高纬度地区，太阳总是靠近赤道方向。在北极和南极地区（在南北半球大于90°~23°27′），冬季太阳低于地平线的时间长，而夏季则高于地平线的时间长。
由于地球以椭圆形轨道绕太阳运行，因此太阳与地球之间的距离不是一个常数，而且一年里每天的日地距离也不一样。众所周知，某一点的辐射强度与距辐射源的距离的平方成反比，这意味着地球大气上方的太阳辐射强度会随日地间距离不同而异。然而，由于日地间距离太大（平均距离为1.5 x 108km），所以地球大气层外的太阳辐射强度几乎是一个常数。因此人们就采用所谓 “太阳常数”来描述地球大气层上方的太阳辐射强度。它是指平均日地距离时，在地球大气层上界垂直于太阳辐射的单位表面积上所接受的太阳辐射能。近年来通过各种先进手段测得的太阳常数的标准值为1353w／m2。一年中由于日地距离的变化所引起太阳辐射强度的变化不超过上3.4％。
太阳辐射通过星际空间到达地球。就日地平均距离来说，在大气上界，垂直于太阳光线的1cm2面积内，1min内获得的太阳辐射能量，称太阳常数，用I0表示。
1957年国际地球物理年决定采用1380W/m2。
多数文献上采用1370W/m2。
太阳常数也有周期性的变化，变化范围在1％—2％，这可能与太阳黑子的活动周期有关。
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时间：2023-07-28 15:43
磁暴：如果由于某种原因，太阳风比较强烈，会对地球的磁场产生剧烈影响，这种剧烈的影响就叫磁暴，比如无线电通信会因磁暴而受影响。
太阳常数：在地球大气外，一平方米的面积，太阳光直射在上面，他所能接收的最大能量，叫太阳常数，其数值是1325W·m-2～1457W
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时间：2023-07-28 15:43
constant)，表征的是到达大气顶(大气层上界)的总太阳能量(即包含整个太阳光谱)值。
定义：
第1种：在日地平均距离(一天文单位）处，与太阳光束方向垂直的单位面积上，单位时间内所接受到的太阳总辐射能。所使用的单位为W/m2，或卡/平方厘米/分钟（cal/cm2/min)。
第2种：在日地平均距离处，地球大气外界垂直于太阳光束方向上接收到的太阳辐照度（在单位时间内，投射到单位面积上的辐射能，即观到的瞬时值．），称为太阳常数，用S0表示．
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时间：2023-07-28 15:44
太阳风是1958年由人造地球卫星测得，并为美国科学家帕克等人首先发现的。1962年，从“水手2号”飞船获得的资料中进一步证实了“太阳风”的存在。
根据科学家对太阳风的基本特征的了解，现已查明：太阳风的风源来自“冕洞”。“冕洞”是日冕表面温度和密度都较低的部分，在X光射线和紫外线下看起来比周围地带要暗，就像是一个个的黑洞，不间断地出现在太阳“两极”地区。随着太阳旋转而旋转的冕洞，如同草地上浇水的水龙头，把太阳内部爆发产生的“高速等离子流”抛向太空。由于太阳自转会合周期是27天，因此，每隔27天，源于冕洞的“太阳风”就会“扫过”或“吹向”地球一次。
“太阳风”从太阳“吹”向地球，一般只需要5至6天的时间。它一直可以“吹送”到冥王星轨道以外“日冥距离”（约合50个天文单位，即50×1.49亿公里）的4倍处，才被星际气体所制止。
强劲的太阳风“吹”向地球的时候，会对地球产生一系列的影响：
1.引起地球磁场的变化。强大的太阳风能够破坏原来条形磁铁式的磁场，将它压扁而不对称，形成一个固定的区域——磁层。磁层的外形像一只头朝太阳的“蝉”，“尾部”拖得很长很长。
2.太阳风的带电粒子流可以激发地球上南北极及其附近上空的空气分子和原子。这些微粒受激后，能发出多种形态的极光。巨大的冲击还能强烈地扭曲磁场，产生被称为“杀手”的电子湍流。这种电子湍流不但能钻进卫星内部造成永久性破坏，还能切断变电器及电力传送设施，造成地面电力系统全面崩溃。太阳风的带电粒子流还会使地球上空电离层受到干扰，引起磁爆，给无线电短波通讯、电视、航空和航海事业带来不利影响。
3.引发磁暴。在磁暴期间，距离地球表面36000公里的高空处可能会产生强烈的真空放电和高压电弧,给同步轨道上的卫星带来灾难，甚至导致卫星殒灭。1998年5月发生的一次太阳风使美国发射的一颗通讯卫星失灵，导致美国4000万个寻呼用户无法收到信息。
此外，太阳风对地球上的天气和气候的异常也有一定的影响。
对当代天体物理学来说，太阳风的研究是一个意义深远的重要课题，其中有不少新的内容需要人们进一步探索。我们深信，随着现代科学技术的飞跃发展，在太阳风的研究上，5年、10年、15年以后，一定能获得突破性的成就！
太阳常数”是指平均日地距离时，在地球大气层上界垂直于太阳辐射的单位表面积上所接受的太阳辐射能。近年来通过各种先进手段测得的太阳常数的标准值为1353w／m2。一年中由于日地距离的变化所引起太阳辐射强度的变化不超过上3.4％。
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时间：2023-07-28 15:44
2 全球性的强烈地磁场运动
3 指在日地平均距离垂直于太阳光线的平面上，在单位时间单位面积所接受到的太阳辐射能
