太阳的南北磁极将会在4个月内翻转!
NASA的太阳动力学观测站,在今年2月拍摄到了发生在太阳上的惊人画面,太阳的北极区域撕裂、脱落了一个巨大的丝状物质,关于这个物质,NASA的科学家推测,应该是巨大丝状等离子体,或者是电化气体。它看起来,就像是被牢牢拴住的巨型龙卷风,在围绕着太阳的北极旋转。
巨型脱落物质
太阳和地球大小对比图
通过上面这两张图,我相信,大家能够很直观地看出,这个巨型丝状物质有多大。
好了,话说回来。这个巨型丝状物质的脱落,是什么原因造成的呢?
其实,NASA的天文学家也非常的困惑,他们推测,这个太阳北极附近的巨型丝状物质,应该是与太阳的磁场逆转有关。
为什么这么推测呢?
原来,太阳磁场逆转的周期大概是11年,而每当太阳磁场逆转的时候,都会有丝状物从太阳表面脱离,位置会比较固定的出现在太阳极冠周围纬度55度的区域内。
太阳表面复杂的磁场线
在2015年的时候,科学家观测到两条太阳表面丝状物质,从太阳表面挣脱出来,具体过程是,一条丝状物质先从太阳表面出现,随后断裂,断裂后的物质回到太阳表面的一个活跃区域,一两个小时之后,在这个活跃区域,另一个丝状物质喷发了出来。
与2015年的丝状物质喷发不同的是,本次NASA太阳动力学观测站的科学家,观测到的巨大丝状脱离物质,是第一次以丝状旋风的方式,在太阳北极的极冠循环旋转。所以,本次丝状物脱离太阳的现象,与以往太阳表面丝状物的喷射,既有相似,又有不同。
那么,NASA的科学家就有理由推测,本次从太阳上脱落,并且围绕太阳北极旋转的巨型丝状物质,可能也是跟太阳11年的磁场逆转周期有关。
下面,我们来拓展,聊聊太阳的磁场逆转周期。
斯坦福大学的太阳物理学家托德霍克西玛认为,接下来的3到4个月,将会在太阳上发生一个太阳系的大事件,那就是太阳的南北磁极将会发生翻转。
但大家也没必要对此感到害怕,因为太阳磁场的翻转,在我们多数听众的生命中,已经发生了不止一次了。
为什么,太阳的磁场会发生翻转,或者说逆转呢?
在解答这个问题之前,我们还要提到一些太阳上发生的周期,比如:太阳黑子数量周期、太阳耀斑数量周期、太阳亮度周期、太阳射电辐射量周期。这些周期刚好也是11年,并且他们的周期过程,基本与太阳磁场周期同步。
有一个比较主流的观点认为,是太阳磁场的打结、断裂和翻转造成了太阳表面那么多样的现象周期。
学过中学物理的小伙伴,应该都知道这样一个物理学常识,电荷做绕圈运动时,周边会形成磁场。太阳上的带电氢原子,会随着太阳的自转,而相对自转轴做绕圈运动,于是太阳的磁场就产生了。因为太阳中所有的带电原子,大致上都绕着同样的旋转轴,且在同一方向上旋转,所以它们形成的所有磁场会合在一起,形成一个巨大的偶极磁场。近似地来说,太阳就像一个巨大的条形磁铁,一端是北极,一端是南极,而且两个磁极与自转轴平行。
以上是一个理想的太阳磁场产生模型,可以帮助大家理解太阳磁场的产生过程。但是,现实中的太阳是一个巨大的高温气态等离子体,太阳每个部分都有温度差别,当然也会有不同的旋转速度。所以太阳的磁场线是很复杂的、不断变动的。
太阳磁场线打结
太阳赤道附近的部分比两极附近的转得快得多。因为是旋转产生了磁场,所以不同的旋转速度会导致磁场扭曲打结。为了更好地讲清这个问题,大家可以把磁场想象成是一束磁场线的集合,它们像绳子一样连接南极和北极。当太阳靠近赤道的部分旋转得更快,并且运动到其他部分之前的时候,它们就会把磁场线拖到前面,导致磁场线的扭曲和打结。
磁场线会引导带电粒子运动。太阳里的氢离子带有电荷,他们会顺着磁场线运动。太阳表面磁场线上的磁结,会把一团团灼热的气体困在表面,这些气体就无法像往常一样蒸发到宇宙中。这些被困住的气体就是我们在太阳表面看到的暗点,称为太阳黑子。
太阳黑子
太阳磁场中的这些磁场结要么解开,释放等离子气体,同时太阳黑子消失,要么变得过于扭曲,以至于磁场线断裂开。磁场线断开时,就无法再捕获热气。此时,热气已经形成了压力,因此磁场线的断裂会导致激烈的热气释放。这些发光的气体火球喷入太空,就形成了太阳耀斑。
太阳黑子和太阳耀斑都是由太阳磁场的打结所造成的。打结越多,太阳黑子和太阳耀斑就越多。
太阳磁场线的打结,主要是太阳赤道部分旋转过快而导致的。随着时间的推移,赤道旋转得越来越靠前,从而磁场线上的结越来越多,太阳黑子和太阳耀斑也就越来越多。
这个过程不可能永远持续下去,因为磁场不可能无限制地打结。每十一年,太阳磁场打结过于严重,以至于磁场线一次性全部断裂。太阳磁场线整体断裂现象,会导致太阳磁场的翻转,从而使磁场的北极与南极交换位置。它还会导致磁场线重新回到未打结的状态,这个时候,人们观察到的太阳黑子和太阳耀斑数量就会比较少。再然后,太阳会再次开启它的11年磁场逆转周期,解开磁结、磁场线打结,然后越结越多、以致断裂、再解开,再打结,循环往复了几十亿年。
相信很多小伙伴会有疑惑,太阳作为太阳系的绝对核心,太阳磁场翻转这么大的事,肯定会对我们地球产生影响的吧。
地球磁场
其实,大家不用担心。地球不仅有稠密的大气层,还有强大的磁场保护,那些因为太阳磁极翻转,而产生的对人类有害的高能辐射和有害射线,绝大部分都难以进入到地球大气层以内的空间,不会对人类和地球上的生物产生危害,但是会干扰地球上的高频无线电与卫星通信,所以大家可以安心做一个观察者,做一个太阳系天文事件的见证者。
人类探索自然的意义,不是来衬托人类的渺小与孱弱,而是用自然丰富且无穷的生命力,激发着人类的进步;
人类探索宇宙的意义,也不是执着于缥缈和虚无,而是要让每一个普普通通的你我明白,在地球之外你是微尘表面的微尘,在地球上,你要学会做一颗开心、豁达的微尘,享受当下的生活。