内容正文:
【导入导学】
【情景材料】
5月10日晚至11日凌晨,地球磁场爆发了特大地磁暴,新疆阿勒泰、内蒙古锡林浩特、黑龙江漠河都出现了绚丽的极光。5月10日夜,新疆阿勒泰出现罕见红色极光,同时还有大量流星划过天际。据中国科学院新疆天文台介绍,这次在阿勒泰地区出现的极光现象是近年来当地观测到的较强的一次。
地球磁暴——绚丽极光
(1)地球磁暴是什么?
(2)为何会产生极光?
【问题】
第一章 宇宙中的地球
第二节 太阳对地球的影响
▲‖新疆阿勒泰的极光
2
【课标要求】
运用资料,说明太阳对地球的影响
1.运用相关材料,认识太阳辐射对地球的影响。(综合思维)
2.运用资料综合分析太阳活动对地球的影响。(综合思维)
3.结合太阳辐射、太阳活动对地球的影响,辩证地看待宇宙环境对地球自然环境。(人地协调观)
【学习目标】
【自主学习】阅读P10—13教材内容及图片,完成下列自主学习内容。
二、太阳活动对地球的影响
1.太阳的大气结构特征
(1)人类能够直接观测到的太阳,是太阳的________。
(2)太阳大气层从里到外分_______、_______和_______三层。
2.太阳活动
(1)概念: 的变化称为太阳活动。
(2)主要类型: 、 、 、 等。
3.对地球的影响
①引起地球大气层扰动,使地球上 通信受到影响,甚至出现短暂的中断。
②扰乱地球磁场,产生“______”现象。
③作用于地球两极地区的高空大气,产生__________。
大气层
光球层
色球层
日冕层
太阳大气层
黑子
耀斑
磁暴
极光
无线电短波
日冕物质抛射
日饵
406557050
【主题探究】——太阳活动
▲‖武仙座流星雨
太阳是太阳系的中心天体,质量占整个太阳系质量的99.86%,其主要以太阳辐射和太阳活动的方式影响地球。科学家通常用太阳黑子相对数反映太阳活动的强烈程度,太阳黑子相对数少的年份就称为太阳活动的极小年,两次相邻的极小年之间为一个太阳活动周。下面左图为太阳结构示意图,右图示意2005~2023年太阳黑子相对数的变化情况。
(1)据右图推算一个太阳活动周的周期大致是____年。
(2)太阳大气的变化称为太阳活动,可以作为太阳活动强弱标志的是太阳黑子的____。太阳黑子出现的区域比周围区域温度偏____(填“高”或“低”),太阳黑子发生在太阳大气的____层(填数码),该层发出的可见光最____(填“强”或“弱”)。
(3)太阳大气的色球层上有时会出现一些突然增亮的斑块,这些斑块是____。____也是发生在色球层上的一种剧烈的太阳活动现象,其爆发时会喷射大量____。
(4)太阳活动对地球有显著影响。请举例说明太阳活动增强时对地球的影响。
【主题探究】——太阳活动
▲‖武仙座流星雨
太阳是太阳系的中心天体,质量占整个太阳系质量的99.86%,其主要以太阳辐射和太阳活动的方式影响地球。科学家通常用太阳黑子相对数反映太阳活动的强烈程度,太阳黑子相对数少的年份就称为太阳活动的极小年,两次相邻的极小年之间为一个太阳活动周。下面左图为太阳结构示意图,右图示意2005~2023年太阳黑子相对数的变化情况。
(1)据右图推算一个太阳活动周的周期大致是____年。
(2)太阳大气的变化称为太阳活动,可以作为太阳活动强弱标志的是太阳黑子的____。太阳黑子出现的区域比周围区域温度偏____(填“高”或“低”),太阳黑子发生在太阳大气的____层(填数码),该层发出的可见光最____(填“强”或“弱”)。
11
多少和大小 低 ① 强
【主题探究】——太阳活动
▲‖武仙座流星雨
太阳是太阳系的中心天体,质量占整个太阳系质量的99.86%,其主要以太阳辐射和太阳活动的方式影响地球。科学家通常用太阳黑子相对数反映太阳活动的强烈程度,太阳黑子相对数少的年份就称为太阳活动的极小年,两次相邻的极小年之间为一个太阳活动周。下面左图为太阳结构示意图,右图示意2005~2023年太阳黑子相对数的变化情况。
(3)太阳大气的色球层上有时会出现一些突然增亮的斑块,这些斑块是____。____也是发生在色球层上的一种剧烈的太阳活动现象,其爆发时会喷射大量____。
(4)太阳活动对地球有显著影响。请举例说明太阳活动增强时对地球的影响。
①扰动地球磁场,产生磁暴现象;
②干扰地球大气层,产生极光现象;
③对卫星导航空间通讯、电网、航空航天等人类活动产生灾害性影响等。
太阳耀斑 日珥 带电粒子
精讲精评
二、太阳活动对地球的影响
1.太阳的结构:
从里到外主要分为内部结构和外部结构(即太阳大气结构)两大部分。
①核反应区(日核):位于太阳的最中心,是太阳产能的主要区域,99%的太阳能量集中于此。
这里的产能机制是氢原子核聚变为氦原子核的热核反应。温度:1.5亿℃。
(1)内部结构
精讲精评
二、太阳活动对地球的影响
1.太阳的结构:
从里到外主要分为内部结构和外部结构(即太阳大气结构)两大部分。
②辐射区:范围从核反应区外缘到太阳半径的约4/5处。
在这一层中,能量主要通过辐射的形式从内部向外传递。温度:800万℃。
(1)内部结构
精讲精评
二、太阳活动对地球的影响
1.太阳的结构:
从里到外主要分为内部结构和外部结构(即太阳大气结构)两大部分。
③对流区(对流层):位于辐射区之上,厚度约0.28太阳半径。
在这一层,太阳物质通过对流的方式向外传送能量,形成湍流。
(1)内部结构
精讲精评
二、太阳活动对地球的影响
1.太阳的结构:
从里到外主要分为内部结构和外部结构(即太阳大气结构)两大部分。
①光球层(Photosphere):
(2)外部结构:人类能够直接观测到的太阳,是太阳的大气层。
从里到外分为光球、色球和日冕三个圈层。
光球:
是太阳大气的最底层;它发出的可见光最强,是用肉眼可以观测到的太阳表面。
位于对流区顶部,是太阳的可见表层,我们平常所看到的太阳圆面主要就是光球层。
光球层厚度约500千米,温度约为5770开,向外传播的太阳可见光绝大部分是从这里发出的。
精讲精评
二、太阳活动对地球的影响
1.太阳的结构:
从里到外主要分为内部结构和外部结构(即太阳大气结构)两大部分。
②色球层(Chromosphere):
(2)外部结构:人类能够直接观测到的太阳,是太阳的大气层。
从里到外分为光球、色球和日冕三个圈层。
色球:
色球位于光球之外,由于色球发出的可见光总量不及光球的千分之一,厚度约为2000~10000千米。
色球层在日全食时或者用特殊的望远镜才能被直接观察到,其外缘参差不齐,看似一层薄薄的玫瑰红色的辉光。
拍摄设备为:
日珥滤镜
+4寸折射
+巴罗
+QHY174M。
精讲精评
二、太阳活动对地球的影响
1.太阳的结构:
从里到外主要分为内部结构和外部结构(即太阳大气结构)两大部分。
③日冕层(Corona):
(2)外部结构:
日冕:
日冕是太阳大气的最外层,可以延伸到几个太阳半径,甚至更远,形状不规则,它的亮度仅为光球的百万分之一,只有在日全食时或用特制的日冕仪才能用肉眼看见,像戴在太阳上的一顶帽子,发出银珠色的光芒。日冕层的温度极高,达到100万℃,氢、氦等原子在这里已经被电离。
【课堂拓展】
▲‖2008年8月1日日全食时太阳日冕
【思维整合】
厚度
厚
亮度
弱
精讲精评
二、太阳活动对地球的影响
1.太阳的结构:
(3)太阳风
同70万千米太阳半径相比,光球和色球都非常薄,太阳大气不断释放高速带电粒子流,这种带电粒子流被称为太阳风,正常情况下,地球磁场能够阻挡太阳风,使地球免受太阳风的危害。
【课堂拓展】——太阳风
▲‖日食期间拍摄到的白光日冕形态,太阳风就沿着那些向远处延伸的条纹涌向太空之中。
太阳风(solar wind):指从太阳上层大气射出的超声速等离子体带电粒子流。在不是太阳的情况下,这种带电粒子流也常称为“恒星风”。以200-800km/s地速度运动地高速带电粒子流。这种物质由质子和电子等组成,但它们流动时所产生地效应与空气流动十分相似,所以称它为太阳风。太阳风的密度与地球上风密度相比是非常稀薄而微不足道的。太阳风虽十分稀薄,但它刮起来的猛烈劲,远远胜过地球上的风。地球上12级台风的风速是每秒32.5米以上,而太阳风的风速,在地球附近却经常保持在每秒350~450千米 ,是地球风速的上万倍,最猛烈时可达每秒800千米以上。
太阳风是高温的日冕造成的。在光球层上方约1000 万千米处,日冕气体会热到足以逃离太阳的引力并流向太空。与此同时,太阳的大气不断地从下方补充,如果没有补充,那么日冕约在一天内就会消失。事实上,太阳正被“蒸发”,即不断地通过太阳风来消耗质量。
太阳风是极薄的物质。尽管每秒太阳风会带走约100万吨的太阳物质,但从太阳系形成至今的46亿年时间里,以这种方式损失的太阳质量不到总质量的0.1%。
精讲精评
二、太阳活动对地球的影响
2.太阳活动:
太阳活动现象较多,主要有太阳黑子、太阳耀斑、日珥、日冕物质抛射。
太阳大气变化称为太阳活动。
日冕物质抛射
太阳黑子的多少和大小,可以作为太阳活动强弱的标志。
太阳耀斑、日珥、日冕物质抛射等是剧烈的太阳活动现象。
精讲精评
二、太阳活动对地球的影响
2.太阳活动:
(1)太阳黑子:
太阳黑子区域温度比周围低,该区域的背景温度缓慢地从6000℃降至4000℃因此颜色看上去深一些;人们发现太阳黑子数量具有周期性变化,有的年份多,有的年份少。根据统计,地球上天气或气候反常均与太阳黑子活动有密切关系。
指出现在光球层上的黑斑点。
【课堂拓展】——有关东西方太阳黑子活动的文献记录
▲‖日食期间拍摄到的白光日冕形态,太阳风就沿着那些向远处延伸的条纹涌向太空之中。
在我国史书上有着丰富的黑子目视记录,仅正史上就有100多次。现在公认的世界上第一次明确的黑子记录是公元前28年我国汉朝人所观测到的。在《汉书·五行志》里是这样记载的:“成帝河平元年三月乙未,日出黄,有黑气,大如钱,居日中央”。
在西方,太阳黑子的第一次记录是807年,但在很长时间里对它还缺乏正确的概念,将它看作是一颗行星从太阳前面通过,直到公元1610年, 意大利天文学家伽利略首次用望远镜看到了太阳黑子,发现黑子是太阳表面非常普遍的现象。不过,这一观测结果与当时的宗教教义相抵触。从1818年开始才有比较常规的每日黑子观测,从而有比较可靠的黑子资料。1610年—1818年间的黑子记录资料是不连贯和不均匀的,存在各种系统误差,尤其是1750年以前的观测记录存在很大的不确定性。
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二、太阳活动对地球的影响
2.太阳活动:
(2)太阳耀斑:
一个大的太阳耀斑在短期可以发出相当于10亿颗氢弹爆炸所产生的能量;
长期的观测发现,大多数太阳耀斑和太阳黑子活动相关。
太阳耀斑是色球表面忽然出现的大而亮的斑块。
▲‖风云三号E星太阳极紫外图像记录的耀斑爆发
【课堂拓展】——太阳耀斑
太阳耀斑(Solar flare):
太阳耀斑是太阳大气局部区域突然变亮的活动现象,是太阳电磁辐射的大规模爆发。它是太阳大气中最为激烈的爆发活动,持续时间从几分钟到几小时不等。
太阳大气中充满着磁场,磁场结构越复杂,越容易储存更多的磁能。当储存在磁场中的磁能过多时,会通过太阳爆发活动释放能量,太阳耀斑即是太阳爆发活动的一种形式。太阳耀斑可以分为A、B、C、M、X五个级别,其中A为能量最小级别,X为能量最大级别。2024年5月14日,太阳爆发了一次最强耀斑(X8.7级)。
长期的观测发现,大多数耀斑都发生在黑子群的上空,且黑子群的结构和磁场极性越复杂,发生大耀斑的几率越高。平均而言,一个正常发展的黑子群几乎几小时就会产生一个耀斑,不过真正对地球有强烈影响的耀斑则很少。
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二、太阳活动对地球的影响
2.太阳活动:
(3)太阳日珥:
日珥喷射的气体呈弧状,像太阳的耳朵一样,由此得名;
日全食时,可用肉眼观测火红的日珥;日珥爆发时会喷射大量带电粒子。
日珥是在色球层上发生的一种剧烈太阳活动现象
▲‖日全食,火红的日珥
【课堂拓展】——太阳日珥
太阳日珥(Solar Prominences):
日全食时,太阳的周围镶着一个红色的环圈,上面跳动着鲜红的火舌(右图) ,这种火舌状物体就叫做日珥,1842年7月8日日全食的观测,留下了最早的、明确的日珥观测记录。日珥是延伸出太阳表面的大型结构,犹如日面的“耳环”一样,常表现为根植于光球的炫目的环形(紫外波段观测,见左图)。实际上它们比太阳面的亮度要暗弱得多,所以在日面上观测到的日珥被称作暗条(中图)。它们是由悬挂于高温稀薄的日冕中的高密低温片状物质组成的。日珥的密度通常都会比周围日冕密度高出上百倍。
冠珥 《周礼·春官·眂祲》:“四曰监”汉·郑玄注:“监冠珥也。”唐·贾公彦疏:“云‘监冠珥也’者,谓有赤云气在日旁如冠耳。珥即耳也,今人犹谓之日珥。”
《晋书·天文志中》:“冠珥背璚,重叠次序,在于日旁也。”
冠冕 唐·韩偓《登南神光寺塔院》诗:“日宫紫气生冠冕,试望扶桑病眼开。
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二、太阳活动对地球的影响
2.太阳活动:
(4)日冕物质抛射:
表现为日冕结构在几分钟至几小时内发生明显变化向外抛射大量带电粒子,它使大范围日冕受到扰动破坏了太阳风的流动,是规模最大、程度最剧烈的太阳活动现象。
日冕物质抛射是规模最大、程度最剧烈太阳活动。
▲‖日全食,火红的日珥
【课堂拓展】——日冕物质抛射
日冕物质抛射(Coronal mass ejection):
是从日冕中抛射出的大量磁化物质。它的爆发通常携带了大量的等离子体,所释放的能量可达10²⁸-10³²erg,相当于几十亿或上百亿次核爆炸的能量,同时还会向日地空间抛射超过百亿吨的磁化等离子体,其运动速度最快能达到几千千米每秒。当CME向地球方向抛射时,经过两三天的长途跋涉,它将到达地球。如果CME携带南向磁场,将和地球磁场相互作用发生磁重联过程产生地磁扰动和地磁爆,还有肉眼可见的极光。
习惯上,人们通常把太阳现象分为宁静太阳现象和活动太阳现象。而活动太阳现象中的爆发现象主要就是包括太阳耀斑、爆发日珥和日冕物质抛射(CME),其中又以日冕物质抛射最为剧烈。
▲‖2000年7月14日的日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection,CME)的模拟显示,CME和随后的太阳高能粒子从太阳流出。紫红色和白色表示太阳的磁场线,彩色显示能量大于50MeV的质子通量(flux)。
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二、太阳活动对地球的影响
3.太阳活动对地球的影响:
当太阳活动增强时,太阳风变得强劲,会扰动地球的磁场和大气层,产生磁暴、极光等现象。当这种扰动足够强烈时,还会对卫星导航、空间通信、电网、航空航天等人类活动产生灾害性的影响。
▲‖日全食,火红的日珥
▲‖原理:图中显示的是2015年3月17日范艾伦探测器在范艾伦辐射带中探测到的一次磁暴。太阳突然将大量物质从日冕中抛出来(日冕物质抛射,CME),由此造成的“冲击波”(行星际激波)在到达地磁场后形成了这次磁暴。
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二、太阳活动对地球的影响
3.太阳活动对地球的影响:
(1)干扰无线电短波通讯
当太阳黑子和耀斑增多时,其发射的电磁波进入地球大气层,会引起大气电离层扰动,使地球上无线电短波通信受到影响,甚至出现短暂的中断。
▲‖日全食,火红的日珥
▲‖2024年5月10日早上的X耀斑为X 2.25。强大的太阳耀斑可能会在喷发时造成地球阳光照射的一侧短波无线电中断。地球上无线电停止是由于太阳火山喷发期间发出的X射线强脉冲和极端紫外线辐射造成的。
无线电短波通信:
有传送电视、调频广播、雷达、导航、移动通信等。短波通信发射电波要经电离层的反射才能到达接收设备,通信距离较远,是远程通信的主要手段。它主要利用电离层反射传播,传播距离环绕地球。短波通信设备使用方便,组网灵活,价格低廉,抗毁性强等优点,仍然是支撑短波通信战略地位的重要因素。
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二、太阳活动对地球的影响
3.太阳活动对地球的影响:
(2)扰动地球磁场,产生“磁暴”现象
地磁暴是太阳风高速等离子体对地球磁层作用所产生的短时地磁扰动现象。
▲‖日全食,火红的日珥
▲‖原理:高速等离子体云从太阳日冕抛射出来,相对背景太阳风速度更高,携带着日冕磁场冲击地球磁层,使磁层压缩变形。并且它通常携带南北方向转动的磁场,当磁场转为南向和地磁场相互作用时,太阳风会将巨大的能量倾泄到磁尾的大尺度空间中,使磁尾等离子体片中大量的带电粒子注入到环电流中,使环电流强度发生变化,而变化的电流会产生变化的磁场,从而引起全球范围剧烈的地磁扰动——地磁暴。
【课堂拓展】——地磁暴
精讲精评
二、太阳活动对地球的影响
3.太阳活动对地球的影响:
(3)作用于两极高空大气,产生极光
地极光出现于星球的高磁纬地区上空,是一种绚丽多彩的发光现象,是来自地球磁层和太阳的高能带电粒子流(太阳风)使高层大气分子或原子激发(或电离)而产生。极光产生的条件有三个:大气、磁场、高能带电粒子。这三者缺一不可。极光不只在地球上出现,太阳系内的其他一些具有磁场的行星上也有极光。
▲‖日全食,火红的日珥
▲‖原理:极光是地球周围的一种大规模放电的过程。来自太阳的带电粒子到达地球附近,地球磁场迫使其中一部分沿着磁场线(Field line)集中到南北两极。当他们进入极地的高层大气时,与大气中的原子和分子碰撞并激发,产生光芒,形成极光。经常出现的地方是在南北纬度67度附近的两个环带状区域内,阿拉斯加的费尔班(Fairbanks)一年之中有超过200天的极光现象,因此被称为“北极光首都”。所以极光只能在地球的南北极被看见。
【导入导学】
【情景材料】
5月10日晚至11日凌晨,地球磁场爆发了特大地磁暴,新疆阿勒泰、内蒙古锡林浩特、黑龙江漠河都出现了绚丽的极光。5月10日夜,新疆阿勒泰出现罕见红色极光,同时还有大量流星划过天际。据中国科学院新疆天文台介绍,这次在阿勒泰地区出现的极光现象是近年来当地观测到的较强的一次。
地球磁暴——绚丽极光
(1)地球磁暴是什么?
(2)为何会产生极光?
【问题】
【课堂拓展】——极光
▲‖2023年12月1日,大兴安岭漠河市出现的极光。
▲‖2023年12月1日北京怀柔长哨营满族乡拍摄到的极光现象
古本《竹书纪年》记载:“昭王末年,夜清,五色光贯紫微,……”意思是,在周昭王末年的一个夜晚,有五色光线穿过了紫微垣。这里的五色光便是我们现在所说的极光,这是世界上已知最早的极光记录。
“诧天光灿烂,射弧绛绿;穹缘幻化,垂瀑虹霓”
道出了极光的绚烂多彩,变幻莫测。
精讲精评
二、太阳活动对地球的影响
3.太阳活动对地球的影响:
(4)地球自然灾害的发生与太阳活动有关,如地震、水旱灾害等。
种种迹象表明,太阳活动与地球上的天气和气候的变化具有一定的关联性。太阳活动急剧时紫外线变强,上层大气中化学反应更加活性化,进而使微粒子增多,而微粒子是成云致雨的凝结核。因此太阳活动对降水量有一定的影响,表现为太阳黑子数变化的周期与年降水量多少的变化周期基本相吻合,大约为11年。地球上洪水灾害发生率、平均气温变化等也有11年的类似太阳活动周期的变化。高纬地区的雷雨活动也和太阳磁扇形边界扫过地球有关。
▲‖日全食,火红的日珥
当太阳表面活动频繁,如太阳耀斑增多时,会释放出大量的太阳风,这些太阳风与地球磁场相互作用,可能影响地球内部的岩浆流动和引力场,从而有可能导致地震的出现。此外,还有研究表明,太阳上的强烈喷发可能会引发地球上大规模的地震事件,其中带正电的离子可能是引发强震群的关键原因。太阳活动可能对地震有一定的影响,具体机制尚不完全清楚,需要进一步的科学研究来揭示。
【思考探究】——分析太阳黑子变化周期
▲‖武仙座流星雨
(1)中高纬地区的一些乔木年轮的疏密变化,有明显的11年周期性,怎么回事呢?
太阳活动的周期为11年→太阳活动→降水→乔木年轮的疏密变化
年轮疏—降水多
年轮密—降水少
【思考探究】——分析太阳黑子变化周期
下图表示北半球三个不同纬度带的降水量变化和太阳黑子的相关性。分析回答:
(2)太阳黑子活动与年降水量变化的关系?
1.不同纬度带的降水量与黑子相对数之间,有怎样的相关性?
⑴12测站 ;
⑵22测站 ;
⑶36测站 。
2.对气候: 与黑子数目存在一定的相关性(但是没有特定关系)。太阳活动高峰年,地球上激烈天气现象,出现的概率明显 。
正相关
负相关
先负相关、后正相关
降水
增加
【素养提升】——太阳活动
▲‖武仙座流星雨
太阳黑子是太阳活动的主要标志之一,其出现具有一定的规律性。图1示意太阳及其大气结构,图2示意太阳黑子与温带乔木年轮相关性。
(1)太阳黑子的活动周期约为____年,其主要发生于太阳大气层的____层(填图1中数码);太阳活动的另一个重要标志是 ,其主要发生于太阳大气层的 层(填名称)。
(2)描述图中年轮宽度与太阳黑子相对数之间的关系。
(3)说出太阳黑子峰年两极地区极易出现极光现象的原因。
太阳黑子相对数较大时,温带乔木的年轮宽度也较宽,二者之间呈正相关。
11
耀斑
色球
③
太阳黑子峰年,太阳活动强烈,太阳大气抛出的大量高速带电粒子流(太阳风),到达地球时,受地球磁场作用,冲入两极地区的高空大气,并与大气相互碰撞,使大气电离,产生发光现象。
【活动】——太阳剧烈活动对地球的影响
【案例分析】——不同历史时期太阳活动的影响
1859年的太阳耀斑爆发是第一次有记录的太阳活动现象,这次太阳活动能量巨大,造成全球电报业务中断,在低纬度地区产生极光,但并没有对人类造成严重的危害。
1989年3月13日,一次日冕物质抛射使得加拿大魁北克地区的电网受到严重损坏,出现大范围的断电事故,停电时间长达9小时。当天,澳大利亚输油管道受损,大西洋和太平洋海底电缆受到冲击,美国四颗卫星受损;然而这次太阳活动的强度尚不及1859年的三分之一。
一些科学家预测,如果在现代发生与1859年强度相当的太阳活动,全球的电力传输网络、无线电通信、卫星通信和传输、空间探测等可能会受到灾难性的影响;建立空间天气预报体系可对太阳活动进行监测和预报,帮助人类做好防护工作。
【活动探究】——分析太阳黑子变化周期
▲‖武仙座流星雨
太阳黑子的变化周期一般被认为是太阳活动的周期。a、b两图表示不同尺度的时间段内太阳黑子数的变化情况。
1.在a图找出相邻两个波谷之间的时间间隔。
2.在b图找出最左侧和最右侧波谷的年份,数出这两个年份间波峰的个数,计算相邻两个波谷间的平均时间间隔。
3.对比1、2两题的计算结果,总结太阳黑子数的变化规律
【活动探究】——分析太阳黑子变化周期
太阳黑子的变化周期一般被认为是太阳活动的周期。a、b两图表示不同尺度的时间段内太阳黑子数的变化情况。
1.在a图找出相邻两个波谷之间的时间间隔。
10年
13年
10年
1976年
1986年
1996年
2009年
【活动探究】——分析太阳黑子变化周期
▲‖武仙座流星雨
太阳黑子的变化周期一般被认为是太阳活动的周期。a、b两图表示不同尺度的时间段内太阳黑子数的变化情况。
2.在b图找出最左侧和最右侧波谷的年份,数出这两个年份间波峰的个数,计算相邻两个波谷间的平均时间间隔。
300年
1710年
2010年
太阳黑子变化规律:平均时间间隔(T)为300年/27次=11年/次
27个波峰
【活动探究】——分析太阳黑子变化周期
▲‖武仙座流星雨
太阳黑子的变化周期一般被认为是太阳活动的周期。a、b两图表示不同尺度的时间段内太阳黑子数的变化情况。
3.对比1、2两题的计算结果,总结太阳黑子数的变化规律。
德国天文学家施瓦贝在1844年发现,他观察到太阳黑子数量随时间起伏变化,呈现出一个大约为11年的周期性变化。
瑞士天文学家沃尔夫通过对1749年至1847年的太阳黑子数记录进行分析,确认了这一周期性现象。沃尔夫还提出,太阳黑子数可以代表太阳活动的平均水平,并且观察到太阳黑子数随时间呈周期性变化,平均约为11.1年。
黑子周期性变化是由于太阳磁场的变化引起的,当强磁场浮现到太阳表面时,该区域的背景温度降低,形成黑子。黑子的形成和消失过程需要几天到几个星期不等,黑子随太阳表面一起旋转,大约经过27天完成一次自转。
在每一个周期中,黑子数量从最少开始,在3-5年中逐渐增加,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)。这些相对应的年份分别被称为黑子极大年(或峰年,用M年表示)和黑子极小年(或谷年,用m年表示)。这种周期性的变化不仅体现在黑子数量的多少上,还与地球上的多种现象有关,如指南针的干扰、无线电通讯的阻碍、气候变化、地震活动以及植物生长等。
太阳黑子数的变化规律表现为大约11年的周期性变化。
本节课结束,谢谢!
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