太阳磁暴与磁针跳动

太阳磁暴与磁针跳动

一位中学生手腕上戴了一只小巧玲珑的手表，表带上有一只精美别致的小磁针。它平时总是静静地指向南北方向。一天，磁针突然跳动起来了，不停地左右摆动，很久才静止下来。磁针静下来后，又静静地指着南北方向，好像什么事也没发生似的。

她觉得奇怪，就去问老师。老师也说不清楚。她去请教地球物理学家。地球物理学家告诉她：在她表带上磁针跳动的时候，地球发生了磁暴。

“磁暴？它是什么？是怎么产生的呢？”她一口气提出许多问题。

地球物理学家告诉她：磁暴是一种短时间的地磁扰动现象，持续时间几分钟到几天不等。发生磁暴的时候，磁针或做微小的震动，或做剧烈的“颤抖”，甚至可以急促地来回摆动，然后猝然停止。

在磁暴期间，无线电通讯和有线电信都受到强烈干扰。例如，1958年2月11日发生全球性大磁暴时，世界各地的无线电通讯全部中断，瑞典的电力线和通讯线遭到破坏，铁路讯号无法使用。

磁暴引起的强大电流，足以使电缆上绝缘材料起火，烧毁安全阀甚至变压器。1975年7月的一次磁暴，欧洲和北美之间的无线电通讯全部中断，欧洲和远东之间的电报联系受到强烈干扰。

磁暴发生在地球附近，根子则在太阳上。这是太阳活动对地球所产生的一种影响。科学家发现，在太阳活动高潮或者在太阳耀斑爆发的时候，从太阳上抛射出大量带电粒子、紫外线和X射线。

这些“天兵天将”经过1．5亿千米的征程来到地球附近后，舞枪弄棒，搅得“四邻”不安。具体说来，紫外线和X射线使电离层遭到破坏，从而影响无线电通讯。

带电粒子被地磁场俘获后，按照它们的质量和电荷分成几类，分别送往不同的地方，因此，在地球周围形成一个半径为2万～2．5万千米的巨大环形“电路”。在这种“电路”里流动的电流，在它周围产生的磁场和地球磁场互相作用，产生磁暴。

在一年里，世界性的强磁暴次数是不多的，在太阳活动低的年份只有几次，高的年份有几十次。但强度中等的磁暴或磁扰是经常发生的，尤其在极区，很少有磁宁静的日子。

其实，地球是一块大磁铁，在这块“大磁铁”周围形成了一个巨大的地磁场。20世纪初以前，人们就对地磁场进行观测了。

1912年，英国科学家克利从以前的地磁资料中分析出，地球磁场受到一种扰动，这种地磁扰动具有27天的重现性。这个数字恰好和太阳赤道区域的自转周期相同。

天文学家认为，这两个周期相同不是偶然巧合，而有某种联系，它意味着地磁扰动和太阳黑子有密切联系。太阳黑子好像太阳上的一个灯塔，当它照射地球的时候，地磁场就引起剧烈的扰动。一个名叫恰普曼的科学家提出这样一个有趣的假说：在太阳黑子区域有一股连续发出的粒子流射向地球，当粒子流同地球相遇时就引起剧烈磁扰。

由于太阳自转，每过27天，这股粒子流重新与地球相遇时，就会引起地磁扰动。这样，地磁扰动就出现了27天的重现性。

这个连续发射粒子流的区域位于太阳上什么地方？它的性质如何？当时都不知道。1932年，比利时科学家巴特尔斯把这个区域称为神秘的区域。“神秘”的英文第一个字母是M，所以称它为M区。

自那以后，许多学者都想观测到这个区域。但因为日冕的物质很稀薄，在可见光波段辐射比光球辐射弱得多，所以都没有成功。1957年，苏黎世天文台的瓦尔德迈尔从地面谱线资料中发现，日冕中有些地区的谱线强度总是比别的地方弱，他称这些区域为“洞”。

20世纪60年代，一些探空火箭拍摄的太阳X射线照片和紫外线像上，也显示了“洞”的现象。但当时还没引起足够的重视。直到1968年，美国才在“轨道太阳天文台”4号、6号和7号等卫星上，对日冕强度大尺度减弱进行定期观测。

日　冕

大量观测表明，瓦尔德迈尔所说的“洞”的确是一种真实的客体，不是偶然看到的局部现象。1973年5月，美国发射的“天空实验室”在8个月的连续飞行中，用白光日冕仪、X射线频谱仪、掠射式X射线成像望远镜、太阳紫外分光光谱仪、太阳远紫外频谱仪和紫外频谱仪等6套设备，取得了大量数据。

这些资料都表明有洞存在，因为这个洞出现在日冕上，所以叫它冕洞。现在，冕洞这个名称得到了科学界的承认。冕洞的发现，持续了40年的M区之谜才被揭开。至此人们才知道：冕洞就是M区。