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生活中的物理学
1.4.16 太阳风
太阳风

太阳风是一种连续存在,来自太阳并以200~800千米/秒的速度运动的等离子体流。这种物质虽然与地球上的空气不同,不是由气体的分子组成,而是由简单的比原子还小一个层次的基本粒子——质子和电子组成,但它们流动时所产生的效应与空气流动十分相似,所以称它为太阳风。

哈雷彗星自1910年访问地球之后,又于1986年访问了地球。由于它每次访问地球时,都拖着一个背向太阳的长长的尾巴,有点像把扫帚,因此有时又叫它“扫帚星”。它越靠近太阳,尾巴拖得越长,因此,很容易联想到,彗星的尾巴与太阳有关。当物理学家发现了光有压力之后,大约在半个世纪里,科学家们相信彗星的尾巴是太阳光压力造成的。理由是:彗星是大量微小石块由甲烷和氨这类低凝固点气体所结的“冰”粘合起来的。每当接近太阳时,一些“冰”就溶化蒸发了,太阳光的压力就可以把极小的石块往背向太阳的方向推去,从而形成尾巴。彗星越靠近太阳,光压越大,因而尾巴也就越长。后来,德国人比尔曼对这一解释提出了异议。他指出:光压确会发生作用,但不足以使彗星产生那么长的尾巴,必须有一种比光压更强的作用力才行。1958年,美国科学家帕克认为:太阳上的物质因高温而电离,太阳不断将这些带电粒子“吹”出来,他称这种带电粒子流为“太阳风”。20世纪60年代以后,行星探测器发射成功,科学家们用它们探测到了太阳风的存在,太阳风的速度可达每秒几百千米,比光压强得多,彗星的长尾就是被它吹出来的。

太阳上的氢在高温下被电离成电子和质子,太阳风吹出来的几乎都是电子和质子。太阳风吹遍整个太阳系。太阳风使太阳每秒损失约一百万吨物质,太阳从形成到现在,因太阳风而损失了它全部质量的万分之一左右。太阳风进入地球大气层以后,对地球磁场产生强烈影响,严重干扰电离层的无线电通讯。太阳风达到南北极上空,与气体分子碰撞而产生极光。太阳上耀斑爆发时,会喷发出大量的带电粒子,使太阳风速度增大,这时候便会在某些区域形成狂暴的太阳风。太阳风虽然猛烈,却不会吹袭到地球上来。这是因为地球有着自己的保护伞——地球磁场。地磁场把太阳风阻挡在地球之外。然而百密一疏,仍然会有少数漏网分子闯进来,尽管它们仅是一小撮,但还是会给地球带来一系列破坏。它会干扰地球的磁场,使地球磁场的强度发生明显的变动;它还会影响地球的高层大气,破坏地球电离层的结构,使其丧失反射无线电波的能力,造成我们的无线电通信中断;它还会影响大气臭氧层的化学变化,并逐层往下传递,直到地球表面,使地球的气候发生反常的变化。