太阳系中的有趣科学

周煦之 田晖

目录

  • 1 引言
    • 1.1 太阳系天体概览
    • 1.2 行星的运动
    • 1.3 日心说的提出
    • 1.4 太阳系各大行星运行规律
  • 2 行星轨道与万有引力
    • 2.1 谷神星的故事
    • 2.2 海王星的故事
    • 2.3 冥王星的故事
    • 2.4 三体问题
    • 2.5 混沌系统
    • 2.6 拉格朗日点
  • 3 万有引力的梯度:潮汐
    • 3.1 潮汐力与洛希极限
    • 3.2 潮汐锁定
    • 3.3 逆行的海卫一(Triton)
    • 3.4 火星的卫星们(Phobos & Deimos)
    • 3.5 木星系与潮汐
  • 4 逐梦火星
    • 4.1 火星的早起观测
    • 4.2 火星的温度和大气成分(一)
    • 4.3 火星的温度和大气成分(二)
    • 4.4 第一次成功飞越火星
    • 4.5 第一次成功环绕火星(一)
    • 4.6 第一次成功环绕火星(二)
    • 4.7 登陆火星
    • 4.8 火星上的“蓝莓”
    • 4.9 火星上的水
    • 4.10 寻找火星表面的液态水
  • 5 温室效应与冰室效应
    • 5.1 火星大气逃逸(一)
    • 5.2 火星大气逃逸(二)
    • 5.3 金星大气的演化
    • 5.4 土卫六勘测
    • 5.5 火星地球化(一)
    • 5.6 火星地球化(二)
    • 5.7 金星地球化
  • 6 外太阳系
    • 6.1 向外太阳系进发
    • 6.2 日球层
    • 6.3 木星系
    • 6.4 土星系(一)
    • 6.5 土星系(二)
    • 6.6 天王星系与海王星系
  • 7 行星磁层与辐射带
    • 7.1 木星的发现与认识
    • 7.2 土星与天王星
    • 7.3 电离辐射
    • 7.4 宇宙射线
    • 7.5 范艾伦辐射带
    • 7.6 木星辐射带
    • 7.7 天王星季节
    • 7.8 各天体的物质构成
    • 7.9 木星的成分
    • 7.10 潮汐加速与潮汐减速
    • 7.11 火星探测
    • 7.12 木星的结构
    • 7.13 木星的温度
    • 7.14 状态方程与相图
    • 7.15 木星的内部结构
  • 8 太阳系小天体
    • 8.1 核心吸积理论(一)
    • 8.2 核心吸积理论(二)
    • 8.3 木星的形成
    • 8.4 系外行星探测(一)
    • 8.5 系外行星探测(二)
    • 8.6 系外行星探测(三)
    • 8.7 小行星带天体与柯依伯带
    • 8.8 彗星
    • 8.9 小行星的形成
    • 8.10 小行星的分布
    • 8.11 陨铁
    • 8.12 石铁陨石
    • 8.13 彗星的起源
    • 8.14 妊神星的故事
    • 8.15 塞德娜的故事
  • 9 探索太阳
    • 9.1 研究太阳的意义
    • 9.2 太阳的结构
    • 9.3 太阳爆发
    • 9.4 太阳活动周
    • 9.5 太阳探测
  • 10 寻找地外生命
    • 10.1 外星生命
    • 10.2 宜居星球
    • 10.3 生命起源
    • 10.4 外星文明
    • 10.5 费米悖论
  • 11 阅读
    • 11.1 阅读
  • 12 问卷调查
    • 12.1 问卷调查
太阳活动周
  • 1 视频
  • 2 章节测验



太阳黑子是在太阳的光球层上发生的一种太阳活动,是太阳活动中最基本,最明显的活动现象。一般认为,太阳黑子实际上是太阳表面一种炽热气体的巨大漩涡,温度大约为4500摄氏度。因为比太阳的光球层表面温度要低,所以看上去像一些深暗色的斑点。太阳黑子很少单独活动。常常成群出现。活动周期为11.2年。届时会对地球的磁场和各类电子产品和电器产生损害。

【太阳黑子周期】(sunspot cycle)黑子活动各种时间尺度的准周期性变化,最著名的是太阳黑子11年周期。

太阳黑子相对数变化曲线1843年德国药剂师施瓦贝(H.S. Schwabe),通过他自己对太阳黑子二十余年的观测记录,发现太阳黑子的消长有一个10年左右的周期。1848年沃尔夫(J.R.Wolf)引入太阳黑子相对数,并将逐月黑子相对数推算到1749年,从而肯定地指出太阳黑子活动的周期平均长度为11.1年。右图为1749年到1980年年平

太阳黑子相对数变化曲线均黑子相对数变化曲线。从图上可以清楚地看到,二百多年来太阳黑子数的变化明显地保持了平均11年左右的周期性。在每一个周期中,黑子从最少年开始,在3-5年中增大,达到一个极大值(或峰值),然后在随后的5—7年再减小到一个极小值(或谷值)。相对应的年份分别称为黑子极大年(或峰年,用M年表示)和黑子极小年(或谷年,用m年表示)。实际上太阳黑子周期长度在7.3年到16.1年之间。太阳黑子11年周期又称太阳活动周期。一般以黑子最少的年份作为太阳活动周期开始的年份。

按规定,从1755年开始的周期作为太阳活动的第1周,第21周是1976年开始的。随着对太阳活动研究的深入,又相继发现了22年左右的太阳活动磁周期、80-90年的太阳活动世纪周期以及200年左右的太阳活动双世纪周期等。

太阳黑子周期是指太阳黑子活动变化规律所具有的周期性。其周期为两个极小值之间的时间,长的约为14a,短的约为8.5a,平均长度为11.1a.开始4a中,黑子不断产生,活动加剧,以后7a中,大黑子群逐渐减弱、消失.德国人施瓦布(Schwabe,S.H.)坚持17a对太阳黑子的观测,于1843年发现太阳黑子的消长有约10a的平均周期.到了1848年,瑞士天文学家沃尔夫(Wolf,J.R.)整理了1609年天文望远镜发明以来的200多年太阳黑子记录,证实了太阳黑子活动周期的存在,周期平均长度为11.1a,即太阳黑子11a周期.黑子数从1700年起已有年总量值,1749年起有更详尽的月总量值,故国际上统一规定,从1755年这一年黑子数最低点开始的那个11a周期作为第一个周期,往后顺次排出每个11a周期的号数,从1986年起开始进入第22个11a周期.太阳黑子周期除11a基本周期外,1919年,美国天文学家黑尔(Hale,G.E.)等人根据黑子磁场的极性分布经历一个循环约需22a,提出太阳黑子22a磁性周期(亦称磁周期).随着对太阳活动研究的深入,于20世纪中叶,格莱斯堡(Gleissberg,W.)等人又发现太阳黑子80a周期,此外,还有人提出许多更长的周期(178a、400a、1700a、2000a的周期等)或更短的周期(小于1a的)。

施瓦贝

施瓦贝(Schwabe, Heinrich Samuel)德国天文学家。1789年10月25日生于安哈尔特的德绍;1875年4月11日卒于德绍。施瓦贝是一位药剂师,他的业余嗜好是天文学轮子所这门科学的某一个方面:它可以在白天进行研究。他想到,自己也许能在太阳附近发现一颗新的行星,在它从太阳圆面前方经过的时候逮住它。

1825年,他开始用一架小小的两英寸望远镜注视太阳,但是除了注意到太阳黑子以外什么也看不见。过了些时,他便忘掉了那颗行星而开始描绘黑子。他在每一个出太阳的日子都这样描了又描,一直描了17年——对于人的耐性而言,这简直是一座不可思议的纪念碑。最后,他终于获得了报答。到了1843年,他已经可以声称:黑子的数目以十年为周期增多和减少(实际上,天文学家们后来发现是十一年。)施瓦贝的这项声明一直为世人所忽视,直到1851年洪堡*在他的《宇宙》一书中才提及它。可以认为这项发现开创了现代的太阳研究。但是,在象拉蒙特*那样一些人的工作证明了黑子周期对地球有影响之前,好长一段时间内人们还是忽视了它。除了专心于观测黑子外,施瓦贝显然也还有时间来看看别的东西,至少是还有时间偶尔瞧一瞧。1831年,他画了一幅木星图,首次在图上画出了“大红斑”。