課程內(nèi)容傅綏燕主講才齋講堂第148講：從太陽到地球
太陽是個均勻靜止的球體么？太陽的活動是如何影響人類的？人類又是怎樣認(rèn)識太陽的？2017年11月23日晚，北京大學(xué)教務(wù)部部長、地球與空間科學(xué)學(xué)院傅綏燕教授從人類認(rèn)識日地關(guān)系的歷史說起，深入淺出地向同學(xué)們介紹了太陽的結(jié)構(gòu)及其周期性活動、太陽風(fēng)產(chǎn)生和在行星際空間的傳播過程，結(jié)合對地球空間結(jié)構(gòu)及形成的闡述，幫助同學(xué)們了解太陽爆發(fā)現(xiàn)象對地球空間及人類活動的影響。研究生院副院長姜國華主持并全程參加了講座。
傅綏燕主講才齋講堂第148講：從太陽到地球
從中國的夸父逐日到英國的巨石陣，人類對于太陽的崇拜古已有之。作為太陽系的中心天體，太陽對于地球的產(chǎn)生及地球上生命的形成和演化都起到了至關(guān)重要的作用，而有關(guān)太陽系的一切奧秘，都隱藏在了太陽的那顆無比活躍的核心里。首先，傅綏燕教授就太陽生命周期這一概念向同學(xué)們進(jìn)行了闡釋。跟世間萬物一樣，太陽的生命同樣有限：起源于星云，凝聚成恒星，隨核內(nèi)引力斥力平衡改變其體積不斷增大，直至變成體積百倍于當(dāng)前的紅巨星，待核質(zhì)反應(yīng)殆盡最終塌縮成白矮星。據(jù)估計(jì)，如今太陽已經(jīng)有46億年的歷史。源源不斷的能量從其無比滾燙且致密的內(nèi)核噴薄而出，這即是著名的核聚變反應(yīng)。
我們?nèi)庋鬯姷奶柶鋵?shí)是它的氣態(tài)外殼，氫核聚變產(chǎn)生的能量通過輻射和對流的方式從內(nèi)核向外傳遞，望遠(yuǎn)鏡所拍攝的太陽圖像上的米粒狀結(jié)構(gòu)就是對流過程中產(chǎn)生的“氣泡”。根據(jù)普朗克的黑體輻射定律，太陽光的光譜集中在可見光波段，來自太陽的光束帶來的不僅是豐富的色彩，更有人類生產(chǎn)生活所依賴的寶貴能量。
太陽并不是平靜的，有自己的特征活動。太陽光球表面有時(shí)會出現(xiàn)一些暗的區(qū)域，也就是太陽黑子。它的溫度低且不穩(wěn)定，是磁場聚集的地方，一個中等大小的黑子大概和地球的大小差不多，出現(xiàn)周期從幾天到幾個星期不等。近400年的天文學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)，黑子的活躍存在一個11年左右的周期，黑子多的時(shí)候，其他太陽活動現(xiàn)象也會比較頻繁，比較常見的是耀斑和日冕物質(zhì)拋射。所有太陽活動都與磁場有關(guān)�；顒訁^(qū)的產(chǎn)生、發(fā)展和消亡，都無法與自身磁場的演化分割開來。
從內(nèi)往外，太陽分為輻射、對流、光球、色球?qū)�，越是往外太陽成分就越稀薄。太陽外層的大氣，平常因�(yàn)檫^于稀薄難以觀察，待到日全食時(shí)，太陽主體被擋住，羽毛狀的日冕便顯現(xiàn)了出來。日冕的更外層則是時(shí)常影響地球的太陽風(fēng)，這是由于日冕熱膨脹而向外拋射的粒子流，主要由電子和質(zhì)子組成。包括之前提到的電磁輻射，太陽通過各種各樣的方式影響著地球。地球的大氣層對于電磁輻射進(jìn)行了很好的調(diào)節(jié)，而地磁場則成為了地球生命免受粒子輻射之苦的天然屏障，美麗的極光便是由地球磁場的引導(dǎo)下，來自太陽和地球磁層的高能帶電粒子使高層大氣分子或原子激發(fā)（或電離）而產(chǎn)生的。通過為同學(xué)們講解帶電粒子在磁場中的運(yùn)動以及磁場重聯(lián)的原理，傅綏燕教授幫助大家理解了太陽耀斑、日冕物質(zhì)拋射事件和地球磁暴等可能對空間系統(tǒng)構(gòu)成嚴(yán)重威脅的空間天氣事件發(fā)生的過程。
同學(xué)們踴躍提問
講座的最后，傅綏燕教授與提問的同學(xué)們談到了科幻小說中時(shí)常提及的核聚變和隨之引出的能源問題，可控核聚變的實(shí)現(xiàn)被認(rèn)為是解決人類未來能源需求的最可能的途徑。據(jù)傅綏燕教授介紹，目前各國機(jī)構(gòu)對于可控核聚變的研究進(jìn)展有快有慢，ITER（國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆）是當(dāng)下水平最高的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，設(shè)計(jì)希望通過超導(dǎo)托克馬克裝置啟動聚變并實(shí)現(xiàn)能量正產(chǎn)出。在回答了同學(xué)們關(guān)于地球氣候是否受太陽活動影響、空間天氣預(yù)報(bào)數(shù)值模式、氣候變化及太陽活動關(guān)聯(lián)等問題后，講座在同學(xué)們熱烈的掌聲中結(jié)束。
專題鏈接：才齋講堂
編輯：山石
