如何解读太阳黑子与太阳磁场的密切关系?

点击次数:196   更新时间2019-07-06     【关闭分    享:

  我们知道,太阳黑子是一种我们可以直接观测到的磁场效应,即可以通过光谱的塞曼效应观测到。

  让我们慢慢回顾,然后一步一步地介绍。第一,这些分立的能级代表太阳的不同元素发射或者吸收的不同的能量。(通过光谱我们可以得知太阳中不同元素发射和吸收的一系列离散能量。)

  太阳的有效温度或黑体温度(5777K)是一个相同大小的黑体,在产生完全辐射的功率时所对应的温度。

  当你看发射的不同波长的光的强度(我们称为频谱),可得到的结果如图1所示。

  在上面的这张图中,短划线代表的是天文学家所称的太阳的黑体谱,也就是太阳表面温度辐射能量的理想分布。

  而实线就是实际观测到的光谱;这两者之间的不同是由特定波长的谱线强度急剧下降或者上升造成的:本应平滑的光谱被太阳表面分散过渡的原子和分子所“侵蚀”。

  下一张图片更好的展示了太阳光谱(这里已经除去了黑体谱):水平方向代表波长,你看见的深黑垂直的带是吸收线,或者说是特殊的原子在特定的波长的吸收作用。

  第一,每种元素都有它自己的谱线“指纹”特征:换句话说,我们可以通过寻找这些谱线的特殊结合来确定这些元素的种类。

  然后,固定波长的谱线强度下降取决于太阳表面大气沿着我们视线方向的运动速度:也就是说我们可以通过谱线的移动来追踪太阳大气的运动。

  最后,我们看到的一些谱线实际上是这些元素处于磁场中分裂为两条甚至多条的线,这种效应叫做“塞曼分裂效应”

  最后,回答你的问题:天文学家得知太阳黑子与太阳的磁场有关是因为他们观察了这些来自太阳黑子的谱线并且测量了谱线分裂的程度。

  利用我们知道的磁场如何影响谱线,他们可以计算他们看见的导致谱线分裂产生的磁场强度。

  计算结果表明在太阳黑子区域的磁场比太阳表面的其它区域的磁场更强,因此,在一定程度上,太阳黑子与太阳磁场相关。

  太阳黑子是太阳光球上的临时现象,它们在可见光下呈现比周围区域黑暗的斑点。它们是由高密度的磁性活动抑制了对流的激烈活动造成的,在表面形成温度降低的区域。虽然它们的温度仍然大约有3000-4500度,但是与周围5780度的物质对比之下,使它们清楚的显视为黑点,因为黑体的热强度与温度的四次方成正比。

  太阳磁场通常是根据在磁场中光谱线分裂的塞曼效应测量的,目前的测量精度大约为0.3高斯。太阳磁场主要在太阳大气层- 光球、色球和日冕低层中,而在太阳内部或日冕外则很弱。太阳的基本磁场强度约为1高斯,局部磁场很强,如有的黑子磁场可达3000高斯。磁场是太阳活动的重要因素,它与黑子、谱斑、日珥和耀斑等都有密切关系。

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