太阳黑子是什么：太阳黑子是什么？为什么会出现这种现象？
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太阳黑子是什么？为什么会出现这种现象？
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太阳黑子可以说是太阳上气候变化最直观的体现，与太阳对外能量辐射强弱有密切的关系。天文学家虽然很早就知道这东西，但弄明白它到底是怎么形成的，完全是一个意外。
19世纪，一位民科发现了连伽利略都没搞明白的太阳黑子的秘密。
对于太阳上这些神秘的黑斑，起初人们并不了解它的深层含义，只是以为那是一些随机乱串的黑点而已。
对太阳黑子的记录最早始于1610年，当时伽利略是记录这一天文现象的第一人，但他并没有发现太阳黑子的成因之秘。
直到1825年，一个德国药剂师海因果希·舒瓦比被上天眷顾，抽检获得了一个望远镜，从此迷上了星空。后来他又获得了一个更加专业的望远镜，于是他把自己的房子改造成了一个天文台，开始了业余的天文观测，他的目标是发现一个新行星，并以此成为一个真正的天文学家。
大家都知道太阳与地球之间有两个行星，水星和金星，当它们从地球太阳之间穿过时，地球上会看见一个小黑点从太阳上经过。于是，舒瓦比就把他的望远镜对准了太阳，希望发现一颗新行星穿过时的影子。
但问题是太阳表面会时不时出现黑色斑点，对观测造成干扰，于是舒瓦比开始精确地记录这些太阳黑子的出现，避免错把黑斑当成了新行星。
这一观测就是10年，虽然舒瓦比没有找到他的新行星，却发现太阳黑子的出现似乎具有周期性规律。这让他很差异，但他毕竟不是科班出身，对这个观测结果还拿不准，于是又观测了10年来验证。1844年，他终于把自己的发现及测量记录发表了出来，立即引起了天文学界的一次大地震。
正是这一发现，激发起来天文学家们对太阳黑子形成研究的极大兴趣，最后得出一个结论：由于太阳表面的自转速度不一样，赤道比两极更快，不同的速度导致太阳的磁场逐渐扭曲，当扭曲到达一定程度时，就会爆发出来，在太阳表面形成特有的气候现象：耀斑与黑子。只有这样，太阳黑子的数量变化才会周期性重复。
20世纪80年代之前，人们一直认为太阳是一个释放恒定光和热的火球。
随着卫星的出现，我们可以开始测量太阳每天释放的温度，即能量值。结果发现太阳大约每11年就会发生一次冷热变化的循环，能量幅度大约是0.1%。
而且这些卫星数据显示的太阳辐射强弱，刚好与舒瓦比发现的太阳黑子数量变化规律成对应关系，即太阳黑子数量越多，太阳辐射强度越大。从此，人们开始通过研究太阳黑子来揭示恒星内部的工作机制。
人们还发现在11年循环的周期内，有两个时期太阳黑子数量比平时要少，称为蒙德极小期和道尔顿极小期，这两个时期对应到历史上人类经历过的时间，刚好出现在我们所处的第四纪冰河时期里一个小冰期中的最冷时间段。
1683年有史以来最寒冷的英国冬季博览会，正是蒙德极小期的中间，以及欧洲称为“无夏之年”的1816年正好出现在道尔顿极小期的中间。
目前我们有记录的数据显示，20世纪80年代之前，全球气温的变化与太阳黑子数量的变化基本相符。而这之后，我们开始了大量的化石燃料的使用，全球气温的变化就与太阳黑子数量的变化不太一样了，因为黑子减少了，而我们的气温升高了。
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太阳黑子是在太阳的光球层上发生的一种太阳活动，一般认为是太阳表面一种炽热气体的巨大漩涡，温度比太阳表面平均温度低1000到2000摄氏度，大约为3000-4500℃，相对于太阳其他区域看上去要暗不少，所以叫做太阳黑子，太阳黑子其实并不黑，只是相对于太阳明亮的地方暗一些罢了。
那么太阳黑子是怎么产生的呢？一般认为和太阳的磁场活动有关，太阳是一个巨大的等离子球，它的磁场有时候会出现在表面的某些区域，并引发了这个区域物质结构的改变，因为即便是太阳上的区域性磁场强度，也可比地球磁场强度大1万倍，这么强的磁场可以阻止太阳内部电离物质的对流，导致太阳内部的热辐射受阻，使其无法有效地传递到此区域，这样一来，这一片区域的温度就比其他地方低得多，那么我们看上去这片区域就不是那么明亮了，或者说相对于太阳明亮的地方，这一片区域是相对黑暗的，所以称其为太阳黑子。
太阳黑子的面积有大有小，有的直径约一千公里左右，但是大的直径可能会达20万公里，里面能放下几十个地球，所以这样的太阳黑子我们在地球上用肉眼观察也是清晰可见，这并不是多么稀有的现象，如果你能在晴朗的早晨看到红日东升，仔细观察的话就有可能在红红的太阳上看到小黑点，那就是太阳黑子了。我国是世界上最早记录太阳黑子的国家，公元前140年前后成书的《淮南子》中就有记载。
太阳黑子的出现有一定的周期性，通常为11年，而且是成群成片出现，天文学家们认为对于恒星来说，越是年老的恒星，这种“黑子”出现的频率越高，面积越大，所以恒星的“黑子”和人类的“老年斑”有点相似。
太阳黑子的出现也会对地球环境造成一定程度的影响，它通常会伴随着耀斑一起出现，表现在太阳黑子的上空，突然出现白光耀斑，有的时间会长达几小时，大型耀斑释放的能量相当于100亿颗百万吨级氢弹爆炸的总能量，其活跃时都会对地球的磁场产生影响。大面积的太阳黑子对地球的影响主要表现为使地球南北极和赤道的大气环流作经向流动，从而造成恶劣天气，使气候转冷，还会对太空中的卫星运行造成干扰或破坏性影响，严重时会对地面的各类电子产品和电器造成损害。
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太阳黑子，其实就是一种太阳活动现像。是太阳表面上的一种气体旋涡，温度非常高，一般在4000度左右。又由于它的温度要比太阳表面自身的温度要低些，低1500度左右，所以，它看上去亮度就没有太阳表面亮，像一个暗色的小黑点。所以我们叫它“太阳黑子”。
这些小黑点的大小一般在1000公里左右，有些大的还可以达到20万公里。
这些黑点又是怎么来的呢，推测应该是太阳磁场的原因，具体的不知道。科学家认为，太阳黑子的形成，很大的可能是太阳强大的磁场引发了一个区域物质结构的改变，太阳里面的光热不能够正常的传到太阳表面，使得太阳表面温度不均，那些低温的小块，就是我们称为的太阳黑子。
科学家观测发现，太阳黑子活动是有周期性的，差不多每过11年就会大面积出现一次。黑子活动频繁的时候会对我们地球的磁场产生影响，它会干扰我们的无线电通讯，以及飞机和卫星的安全运行等等好些方面。
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太阳黑子是人们最早观测到的太阳活动现象。
1843年，德国天文爱好者施瓦布通过日常观测发现了太阳黑子数量的多少存在11年左右的周期。之后，随着观测数据的增加，这一规律不断被证实，并且人们发现黑子数的多少与这个时期的太阳活跃程度相对应。
于是，太阳黑子数的这种规律变化成为人们划分太阳活动周期的标志，黑子数量的高峰年称为太阳活动峰年，黑子数最少年称为太阳活动低年，两次低年之间定为一个太阳活动周。
图 太阳活动周变化示意图
至今，太阳黑子数仍是最典型、最具代表的一种太阳活动参数，人们对太阳活动周的预报主要体现在对太阳黑子数的预报。通过对一个活动周内太阳黑子数的预测，我们就可以判断未来一个太阳活动周的整体趋势，哪个阶段太阳会比较平静，什么时候会到达太阳活动周峰年，峰年水平会有多高，太阳风暴发生的强度和概率有多大等等。
图 太阳黑子数年变化
除了太阳黑子数之外，人们还发现了另一种能代表太阳活动周变化的参量——太阳10.7cm射电流量（F10.7）。从长期的监测中人们还发现，F10.7和太阳黑子数有很强的相关性，F10.7值的大小也能很好地代表太阳活动的强弱，并且由于F10.7在地面就可以监测获取，长久以来在许多重要的电离层和中高层大气模型中，通常都是以F10.7作为输入来表征太阳活动的水平。因此，无论是过去、现在，还是未来，F10.7监测在太阳活动预报和研究中都将具有举足轻重的地位。
图 F10.7和黑子数关系
在长期观测中，人们还发现11年大规律下还隐藏着小秩序，即在一个活动周中内，太阳黑子的出现并不杂乱无章，而是非常有“秩序”，开始先是在太阳较高纬度对称出现，之后逐渐向赤道推移，一周接一周，永不改变，这便形成了我们经常看到的美丽的黑子蝴蝶图。
图 太阳黑子日面位置变化蝴蝶图
作者：苗娟（中国科学院国家空间科学中心）
出品：科学大院
（科学大院是由中国科普博览运营的院官方科普平台，欢迎关注）
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太阳黑子是太阳上面的一种自然现象，黑子部位的温度大约为4000-5400度。由于比太阳表面的正常温度6000℃低，故而看上去像是太阳上面的黑斑一样，其实太阳黑子的温度并不低。
太阳黑子大小可与地球大小相当，每当太阳出现黑子时，就表示太阳活动处于旺盛期，有时候甚至地球通信都会收到影响。太阳黑子的形成，一般认为和太阳的磁场异动有关。太阳的磁场有时候会出现在表面，而且部分集中于某些区域。而这些磁场集中的区域，其强度可比地球磁场强度大1万倍。如此强的磁场，已经可以阻止太阳内部电离物质的对流，使太阳的热量无法有效地传递到此区域，从而导致此区域温度低于周围，最终产生太阳黑子。
而今年美国发射的帕克太阳探测器，作为是人类第一个计划飞入太阳日冕的飞行器，将会对太阳的磁场进行探测。到时候或许就能够清晰地研究太阳磁场的运动规律，更为详细地研究太阳黑子的形成过程。
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我国西汉时期便有了太阳黑子的相关记载，这也是目前发现的世界是最早记录太阳黑子的著作。它便是《淮南子·精神训》，其中有“日中有踆乌”的记载。《汉书·五行志》也有相应的记载：“河平元年（公元28年），三月乙未（据考证，“乙未”应为“己 未”），日出黄，有黑气大如钱，居日中央。”这是对太阳黑子更为详细的记载。从汉朝河平年间开始，一直到明朝崇祯年间，我国史书上有关太阳黑子的记载达到了一百多次，这些著作中不仅将太阳黑子的形状、大小给予非常详细的记载，就连太阳黑子发生的位置 都一一记录下来。
19世纪40年代，一位德国天文学家发现了太阳黑子出现的周期规律，即每隔10~11年都本出现一次。不仅如此，通过长时间、大量的太阳黑子观测，天文学家还发现了太阳黑子在太阳表面的活动会随着时间变化而存在规律性。瑞士的一位天文学家，还发现了太阳黑子对地球气候有着非常重要的影响。当太阳黑子多的时候，地球上便会出现干燥的气候；当太阳照子少的时候，地球的气候便会变得十分潮湿，会时常受到暴雨的侵扰。我国的著名天文学家竺可桢也指出，当太阳黑子多的时候，我国便会面临非常寒冷的冬季。
还有一些天文学家通过长时间对降雨量进行的统计，并总结出了降雨量的变化周期为11年。造成地球气候变化的原因很有可能与太阳黑子有关。除上述这些发现外，还有许多研究者认为，太阳黑子与地球存在着很大的关系。诸如，当太阳黑子增多时，地球上便会出现比较多的地震，而其发生的周期也在11年左右。
太阳黑子到底是什么样的东西呢?它是如何形成的呢？它数量是否真的与地球环境有着很大的关系呢？
太阳黑子是存在于太阳光球层的巨大的气流旋涡，时常呈现近似椭圆的形状，由于受到明亮光球背景的反衬，因而才呈现出比较黑暗的一面。太阳黑子的温度达到了4000开左右。那些出现于太阳表面的黑子并不是固定不变的，而是呈现出不断变化的状态。也正是这种变化，才导致了太阳辐射能量的不断变化。
通常情况下，存在于太阳表面的黑子都是成群出现的，这些成群出现的黑子被天文学家称为“黑子群”。在很短的时间周期内便可以形成太阳黑子，在形成后的几天至几个月的时间里， 又会渐渐消失；随后，又会有新的太阳黑子产生。
对于太阳黑子是如何形成的问题，虽然一些天文学家认为与太阳磁场存在着很大的关系，但是，他们还没有找到真正准确的答案。不过，天文学家们通过不断研究发现，由于太阳是地球万物赖以生存的光与热的来源，太阳所有的活动都会对地球产生不同的影响尤其是太阳黑子，它的出现对地球的影响则更为明显。一旦当太阳上面有着大量的黑子群出现时，势必会导致磁暴现象的出现。这时指南针会一直不停地抖动，无法正常地工作，而无线电通信也会到极大的阻碍，甚至会出现无线电中断。此外，太阳黑子出现时，还会引起地球气候的变化。
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