2017年高考地理必考知識(shí)點(diǎn)：太陽(yáng)風(fēng)

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▲高考地理必考知識(shí)點(diǎn)：太陽(yáng)風(fēng)

太陽(yáng)風(fēng)是從恒星上層大氣射出的超聲速等離子體帶電粒子流。在不是太陽(yáng)的情況下，這種帶電粒子流也常稱(chēng)為“恒星風(fēng)”。太陽(yáng)風(fēng)是一種連續(xù)存在，來(lái)自太陽(yáng)并以200-800km/s的速度運(yùn)動(dòng)的高速帶電粒子流。這種物質(zhì)雖然與地球上的空氣不同，不是由氣體的分子組成，而是由更簡(jiǎn)單的比原子還小一個(gè)層次的基本粒子——質(zhì)子和電子等組成，但它們流動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的效應(yīng)與空氣流動(dòng)十分相似，所以稱(chēng)它為太陽(yáng)風(fēng)。2012年3月，5年來(lái)最強(qiáng)的一次太陽(yáng)風(fēng)暴在7日上午噴發(fā)，無(wú)線(xiàn)通訊受到影響。

▲高考地理必考知識(shí)點(diǎn)：太陽(yáng)風(fēng)的成因

為了能夠清楚的表述太陽(yáng)風(fēng)是怎樣形成的，需要先了解太陽(yáng)大氣的分層情況。

一般情況下，我們把太陽(yáng)大氣分為六層，由內(nèi)往外依次命名為：日核，輻射區(qū)，對(duì)流層，光球，色球和日冕。日核的半徑占太陽(yáng)半徑的四分之一左右，它集中了太陽(yáng)質(zhì)量的大部分，并且是太陽(yáng)百分之九十九以上的能量的發(fā)生地。光球是我們平常所見(jiàn)的明亮的太陽(yáng)圓面，太陽(yáng)的可見(jiàn)光全部是由光球面發(fā)出的。

而日冕位于太陽(yáng)的最外層，屬于太陽(yáng)的外層大氣。太陽(yáng)風(fēng)就是在這里形成并發(fā)射出去的。

用X射線(xiàn)或遠(yuǎn)紫外線(xiàn)拍下的日冕照片上可以觀察到在日冕中存在著大片的長(zhǎng)條形的或是不規(guī)則行的暗黑區(qū)域，通過(guò)人造衛(wèi)星和宇宙空間探測(cè)器拍攝的照片，我們可以發(fā)現(xiàn)在日冕上長(zhǎng)期存在著這些長(zhǎng)條形的大尺度的黑暗區(qū)域，這里的X射線(xiàn)強(qiáng)度比其他區(qū)域要低得多，從表觀上看就像日冕上的一些洞，我們形象的稱(chēng)之為冕洞。

冕洞是太陽(yáng)磁場(chǎng)的開(kāi)放區(qū)域，這里的磁力線(xiàn)向宇宙空間擴(kuò)散，大量的等離子體順著磁力線(xiàn)跑出去，形成高速運(yùn)動(dòng)的粒子流。粒子流在冕洞底部速度為每秒16km左右，當(dāng)?shù)竭_(dá)地球軌道附近時(shí)，速度可達(dá)每秒300~400km以上。這種高速運(yùn)動(dòng)的等離子體流也就是我們所說(shuō)的太陽(yáng)風(fēng)。

太陽(yáng)風(fēng)從冕洞噴發(fā)而出后，夾帶著被裹挾在其中的太陽(yáng)磁場(chǎng)向四周迅速吹散。太陽(yáng)風(fēng)至少可以吹遍整個(gè)太陽(yáng)系。

當(dāng)太陽(yáng)風(fēng)到達(dá)地球附近時(shí)，與地球的偶極磁場(chǎng)發(fā)生作用，并把地球磁場(chǎng)的磁力線(xiàn)吹得向后彎曲。但是地磁場(chǎng)的磁壓阻滯了等離子體流的運(yùn)動(dòng)，使得太陽(yáng)風(fēng)不能侵入地球大氣而繞過(guò)地磁場(chǎng)繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)。于是形成一個(gè)空腔，地磁場(chǎng)就被包含在這個(gè)空腔里。此時(shí)的地磁場(chǎng)外形就像一個(gè)一頭大一頭小的蛋狀物。

但是，當(dāng)太陽(yáng)出現(xiàn)突發(fā)性的劇烈活動(dòng)時(shí)，情況會(huì)有所變化。此時(shí)太陽(yáng)風(fēng)中的高能離子會(huì)增多，這些高能離子能夠沿著磁力線(xiàn)侵入地球的極區(qū)；并在地球兩極的上層大氣中放電，產(chǎn)生絢麗壯觀的極光。

▲高考地理必考知識(shí)點(diǎn)：太陽(yáng)風(fēng)的影響

地磁場(chǎng)把太陽(yáng)風(fēng)阻擋在地球之外。然而百密一疏，仍然會(huì)有少數(shù)漏網(wǎng)分子闖進(jìn)來(lái)，盡管它們僅是一小撮；但還是會(huì)給地球帶來(lái)一系列破壞。它會(huì)干擾地球的磁場(chǎng)，使地球磁場(chǎng)的強(qiáng)度發(fā)生明顯的變動(dòng)；它還會(huì)影響地球的高層大氣，破壞地球電離層的結(jié)構(gòu)，使其喪失反射無(wú)線(xiàn)電波的能力，造成我們的無(wú)線(xiàn)電通信中斷；它還會(huì)影響大氣臭氧層的化學(xué)變化，并逐層往下傳遞，直到地球表面，使地球的氣候發(fā)生反常的變化，甚至還會(huì)進(jìn)一步影響到地殼，引起火山爆發(fā)和地震。

太陽(yáng)風(fēng)對(duì)人類(lèi)的影響：

1．當(dāng)太陽(yáng)風(fēng)掠過(guò)地球時(shí)，會(huì)使電磁場(chǎng)發(fā)生變化，引起地磁暴、電離層暴，并影響通訊，特別是短波通訊。

2．對(duì)地面的電力網(wǎng)、管道和其它大型結(jié)構(gòu)發(fā)送強(qiáng)大元電荷，影響輸電、輸油、輸氣管線(xiàn)系統(tǒng)的安全。

3．對(duì)運(yùn)行的衛(wèi)星也會(huì)產(chǎn)生影響。

4．一次太陽(yáng)風(fēng)的輻射量對(duì)一個(gè)人來(lái)說(shuō)很容易達(dá)到多次的X線(xiàn)檢查量。它還會(huì)引起人體免疫力的下降，很容易引起病變，也會(huì)使人情緒易波動(dòng)，甚至車(chē)禍增多。

5．會(huì)使氣溫增高。

6．在南北極形成極光。

▲高考地理必考知識(shí)點(diǎn)：太陽(yáng)風(fēng)的應(yīng)用

太陽(yáng)風(fēng)與地球上的風(fēng)截然不同，衛(wèi)星無(wú)法像風(fēng)車(chē)一樣發(fā)電。衛(wèi)星并不是利用渦輪上的葉片旋轉(zhuǎn)發(fā)電，而是利用一根帶電銅線(xiàn)捕獲快速遠(yuǎn)離太陽(yáng)的電子，這些電子的移動(dòng)速度可達(dá)到每秒數(shù)百公里。根據(jù)研究小組的計(jì)算，安裝在一個(gè)2米寬接收器上的300米長(zhǎng)銅線(xiàn)以及一個(gè)10米寬太陽(yáng)帆所產(chǎn)生的電量足以滿(mǎn)足1000個(gè)家庭的用電需求。一顆攜帶1000米銅線(xiàn)的衛(wèi)星以及大約位于同一軌道的8400公里寬太陽(yáng)帆便可產(chǎn)生10億的3次方瓦特電量，大約相當(dāng)于地球當(dāng)前用電量的1000億倍。

當(dāng)然，所有這些電量都必須傳回地球，否則沒(méi)有任何意義。衛(wèi)星產(chǎn)生的一些電量將被輸送到銅線(xiàn)，以產(chǎn)生電子收集磁場(chǎng)。余下電量用于為一道紅外激光束供能，以幫助實(shí)現(xiàn)在任何環(huán)境條件下滿(mǎn)足整個(gè)地球用電需求這一目標(biāo)。這種發(fā)電方式的一大缺陷就是地球與衛(wèi)星距離太遠(yuǎn)，達(dá)到數(shù)百萬(wàn)公里，即使最強(qiáng)大的激光束也會(huì)發(fā)散，進(jìn)而喪失大部分能量。斯楚爾澤-馬庫(kù)奇表示，雖然用于研制這種衛(wèi)星的絕大多數(shù)技術(shù)都已存在，但研發(fā)聚焦程度更高的激光卻是一大挑戰(zhàn)。

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