[編輯本段]形成原因
為了清楚地表達太陽風是如何形成的，首先需要了解太陽大氣的分層。
總的來說，我們把太陽大氣層分為六層，從裏到外分別命名為:太陽核、輻射帶、對流層、光球層、色球層和日冕層。太陽核的半徑約占太陽半徑的四分之壹，集中了太陽的大部分質量，是太陽99%以上的能量發生的地方。光球就是我們平時看到的太陽明亮的圓形表面，太陽所有的可見光都是由光球發出的。
日冕位於太陽最外層，屬於太陽外層大氣。太陽風就是在這裏形成並發出的。
在X射線或極紫外線拍攝的日冕照片中，可以觀察到日冕中有大片條狀或不規則的暗區。通過衛星和空間探測器拍攝的照片，我們可以發現這些條狀的大面積黑暗區域在日冕中已經存在了很長時間。這裏的X射線強度比其他區域低很多，看起來像是日冕中的壹些孔洞，我們圖像中稱之為冕洞。
冕洞是太陽磁場的開放區域，在這裏磁力線向太空擴散，大量等離子體沿著磁力線跑出，形成高速粒子流。冕洞底部粒子流的速度約為每秒16km，到達地球軌道時速度可達每秒300~400km以上。這種高速等離子流就是我們所說的太陽風。
太陽風從冕洞爆發後，裹著太陽磁場迅速向四周吹去。現在我們確定太陽風至少可以吹遍整個太陽系。
太陽風到達地球附近時，與地球偶極磁場相互作用，將地球磁場的磁力線向後吹。但地磁場的磁壓阻礙了等離子流的運動，使太陽風無法侵入地球大氣層，繼續繞著地磁場前進。於是就形成了壹個空腔，地磁場就包含在這個空腔裏。這個時候地磁場看起來就像壹個大頭小頭的雞蛋。
但是，當太陽有突然的劇烈活動時，情況就會發生變化。這時太陽風中的高能離子會增多，這些高能離子可以沿著磁力線侵入地球的極地；並在地球兩極的高層大氣中放電，產生絢麗壯觀的極光。
1850年，壹位名叫卡林頓的英國天文學家觀測太陽黑子，發現太陽表面有壹個小閃光，持續時間約5分鐘。卡林頓認為他碰巧看到壹顆大隕石落在太陽上。
[編輯此段]觀察簡史
在20世紀20年代，有了更復雜的研究太陽的儀器。人們發現這種“陽光”是壹種常見的東西，它的出現往往與太陽黑子有關。比如1899年，美國天文學家霍爾發明了“太陽攝譜儀”，可以用來觀測太陽發出的某種波長的光。這樣，人們就可以借助太陽大氣中氫、鈣等元素的光來拍攝太陽的照片。結果發現太陽的閃光和任何隕石都沒有關系，只是熱氫的短暫爆炸。
小閃光燈是很常見的東西。在黑子密集的地方，壹天可以觀測到多達100次，尤其是在黑子“生長”的時候。像卡靈頓看到的巨大閃光是罕見的，壹年只發生幾次。
有時，閃光正好發生在太陽表面的中心，所以它朝著地球的方向爆發。這樣的爆發之後，地球上會壹次又壹次出現奇怪的東西。連續幾天，極光會非常強烈，有時甚至在溫帶地區。指南針的指針也會焦躁不安，瘋狂擺動，所以這種效應有時被稱為“磁暴”。隨著科技的進步，極光的奧秘越來越為我們所知。原來，這美麗的景色是太陽與大氣合作表演的作品。在太陽創造的光和熱等能量形式中，有壹種叫做“太陽風”。太陽風是太陽噴射出的帶電粒子，是壹種強大的帶電亞原子粒子流，可以覆蓋地球。太陽風在地球上空繞地球流動，以每秒400公裏左右的速度撞擊地球磁場。地球磁場的形狀像壹個漏鬥，其尖端朝向地球的南北極，因此太陽發射的帶電粒子沿著地球磁場的“漏鬥”沈降，進入地球的兩極地區。兩極的上層大氣，受到太陽風的轟擊，會發光，形成極光。在南極地區形成的東西叫做南極光。北極形成的東西被稱為北極光。
在本世紀之前，這種情況對人類沒有任何影響。但在20世紀，人們發現磁暴會影響無線電接收，各種電子設備也會受到影響。隨著人類越來越依賴這些設備，磁暴變得越來越重要。例如，在磁暴期間，無線電和電視傳輸將會中斷，雷達將無法工作。
天文學家更仔細地研究了太陽的閃光，發現在這些爆發中明顯有熱氫被拋到很遠的地方，其中壹些會克服太陽的巨大引力射向太空。氫的原子核是質子，所以太陽周圍有質子雲(還有少量復雜的原子核)。1958年，美國物理學家帕克將這種向外的質子雲稱為“太陽風”。
向地球飛來的質子到達地球時，大部分會被地球自身的磁場推開。但是，有些會進入大氣層，造成極光和各種電現象。壹個強大的質子雲向地球襲來時發生的異常爆炸會產生壹種可以被稱為“太陽風暴”的現象。這時候磁暴效應就會出現。
也是太陽風讓彗星產生了尾巴。當彗星接近太陽時，恒星周圍的塵埃和氣體會被太陽風吹回。這種效應在衛星上也得到了證實。像回聲1號這樣又大又輕的衛星會被太陽風吹離預先計算好的軌道。
[編輯本段]相關影響
太陽風雖然猛烈，但不會吹向地球。這是因為地球有自己的保護傘——地球磁場。地磁場將太陽風阻擋在地球之外。但是，還是會有少數分子漏網，盡管只是極少數；但還是會給地球帶來壹系列的傷害。它會幹擾地球磁場，使地球磁場強度發生明顯變化；還會影響地球高層大氣，破壞地球電離層的結構，使其失去無導線反射無線電波的能力，造成我們無線電通信的中斷；還會影響大氣中臭氧層的化學變化，並逐層傳遞，直至到達地球表面，引起地球氣候的異常變化，甚至進壹步影響地殼，引發火山爆發和地震。比如7月1959，15日，人們觀測到太陽突然發出巨大的火焰(這是太陽風的風源)。幾天後的7月21日，當這股猛烈的太陽風襲擊地球臨近空間時，地球自轉速度突然變慢了0.85毫秒，這壹天全球發生了多起地震；與此同時，地磁場被所謂的“磁暴”劇烈擾動，全球通訊突然中斷，使得壹些靠指南針和無線電導航的飛機和船只突然變得“盲”和“聾”。
太陽風對地球的影響只是由潛入的分子造成的。由此可見，在無障礙的星際空間裏，太陽風是多麽的強大。
太陽風與外面的星際物質相遇的地方，會產生沖擊波。1977發射的“旅行者1號”探測器據說在2003年就遇到過這樣的沖擊波。那個沖擊波距離太陽大約654.38+02.8億公裏~ 654.38+08億公裏。
太陽風對人類的影響；
1.太陽風經過地球上空時，會改變電磁場，引起地磁暴和電離層暴，影響通信，尤其是短波通信。
2.向電網、管道等地面大型構築物輸送強原始電荷，會影響輸電、輸油、輸氣管道系統的安全。
3.也會對運行中的衛星產生影響。
4.太陽風的輻射量很容易達到壹個人的x光檢查量。還會造成人體免疫力下降，容易引起病變，還會使人情緒容易波動，甚至增加車禍。
5.它會提高溫度。
[編輯本段]科學研究
窗戶被風吹開的房子，整體上可以抵禦狂風暴雨的襲擊，但破窗而入的強風會把房子吹得亂七八糟。最新研究表明，地球磁場就像壹座容易在太陽風面前“漏雨”的房子，其“漏雨”將持續數小時，為來自太陽的帶電粒子進入地球大氣層、擾亂通信和電力系統提供了機會。
在最新壹期的英國《自然》雜誌上，加州大學伯克利分校的研究人員發表了這項研究的結果。研究人員表示，新的結果將有助於更好地預測惡劣的“太空天氣”如太陽風暴對地球的可能影響。
太陽不時會吹出由帶電粒子組成的太陽風。如果太陽活動變得猛烈，太陽風也會猛烈。地球本身就有向太空延伸數萬公裏的磁場，可以形成抵禦太陽風的保護屏障。然而，這壹障礙並非沒有缺陷。早在1961年，英國倫敦帝國理工學院的鄧蓋博士就預言，當太陽風所包含的磁場方向與地球磁場方向局部相反時，兩個磁場“磁場重聯”的過程會導致地球磁場保護屏障出現缺口，使得太陽風的帶電粒子可以乘虛而入。其他科學家後來證實了這個缺口的存在，但科學家們壹直不清楚地球磁場中的這個缺口是斷斷續續的，還是會長期保持開放。
加州大學柏克萊分校的弗雷說，他和同事借助美國國家航空航天局的圖像探測器和歐美“星團”項目所屬衛星的觀測數據，首次發現地球磁場的缺口會打開幾個小時。根據他們的計算，在距離地球表面約6萬公裏的地球磁場屏障邊界上，缺口面積可能達到地球面積的兩倍，由此進入的太陽風最終將在北極上方的電離層中產生相當於美國加州大小的質子極光。
[編輯本段]科學意義
太陽風的發現是20世紀太空探索的重要發現之壹。經過近40年的研究，我們對太陽風的物理性質有了基本的了解，但至今人們仍不知道太陽風是如何起源的，又是如何加速的。太陽風如何獲得等離子體和能量的供給，是空間物理領域經過長期研究仍未解決的基本問題。
[編輯本段]其他相關
2012年9月22日午夜，美國紐約曼哈頓上空將籠罩壹層五彩繽紛的光幕。在紐約這樣的南部地區，很少有人能看到這種極其迷人的極光現象。然而，人們欣賞美景的心情不會持續很久。幾秒鐘後，該區域的所有燈泡開始變暗並閃爍，然後光線在瞬間突然增強，燈泡變得異常明亮。然後，所有的燈都熄滅了。90秒後，整個美國東部將會停電。壹年後，數百萬美國人將開始死亡，國家基礎設施將成為壹堆廢墟。世界銀行將宣布美國已成為發展中國家。與此同時，歐洲、中國、日本等地區或國家也和美國壹樣在這場災難中掙紮。這場災難來自壹場猛烈的太陽風暴，發生在距離我們654.38+0.5億公裏的太陽表面。
上面的故事聽起來可能很荒謬。正常情況下，太陽不會給地球造成如此巨大的災難。然而，在2009年6月5438+10月發布的壹份特別報告中，美國國家科學院聲稱這種災難是完全可能的。該研究報告由美國國家航空航天局資助。過去幾十年，人類社會在發展的同時，也為自己的毀滅埋下了伏筆。現代的生活方式過於依賴各種科技，不經意間讓我們面臨壹個超級危險。太陽表面發出的等離子體可能會破壞我們的電網，這將帶來災難性的後果。美國科學院特別報告的起草人、科羅拉多大學太空氣候專家丹尼爾·貝克爾認為，“我們離這場可能的災難越來越近了。如果人類對可能發生的太陽風暴沒有足夠的準備，這場太空風暴可能會切斷人類社會的電源、手機信號甚至供水系統。”
但也有專家表達了不同的觀點，認為太陽風暴的影響主要集中在外太空，生活在地球上不會因為地球磁場和大氣的阻擋作用而受到太明顯的幹擾。專家表示，當太陽風暴活躍時，太陽黑子不斷燃燒和爆發，在此期間釋放的大量紫外線會突然增加地球上空的電離層濃度，吸收短波能量，從而對短波無線電信號造成幹擾。而人們日常生活中使用的手機，包括壹些收音機，並不通過電離層傳播信號，所以壹般的太陽風暴不會對地球表面的通信產生太大的影響。理論上，太陽風暴的壹般強度不足以突破地球大氣層和磁場的保護，對地球上現有的物種構成致命威脅。但是對於2012的太陽風暴，專家擔心它可能會成為壹個例外。
可能會給地球帶來巨大的災難。
美國科學家警告稱，2012年的強烈太陽風暴將給地球和人類帶來巨大災難，其影響將滲透到現代社會的方方面面。據發出警告的專家稱，太陽風暴對地球的影響可能是“多米諾骨牌式的”。試想，當電網變得脆弱、不穩定時，與供電密切相關的行業也會成為受害者:制冷設備停止運轉，冷庫中的大量食品、藥品失去儲存條件而變質；水泵突然停止運轉，小區居民的飲水成了問題。此外，由於衛星信號中斷，GPS定位系統將成為廢物。其實類似的事件早在1859就發生過，太陽爆發，電報線燒毀。當然，現在地球上到處都是有線和無線設施，但這些設施都難以經受太陽風暴的考驗。王華寧研究員:“並非危言聳聽”王華寧研究員:謹防2012太陽風暴。據國外媒體近日報道，美國國家科學院的專家指出，太陽將在2012年進入新壹輪活動。美國科學家擔心，人類對可能發生的太陽風暴準備不足，而這場太空風暴可能會切斷人類社會的電源、手機信號甚至供水系統，其影響將滲透到現代社會的方方面面。本期註意:美國專家警告2012太陽風暴可能嚴重影響人類。這兩天外媒報道了這樣壹則新聞:美國專家警告稱，2012年的太陽風暴可能會嚴重影響人類。美國廣播公司新聞網站的標題是“卡特裏娜颶風式的太陽風暴正在醞釀中嗎”；福克斯的標題是“壹場強烈的太陽風暴可能在幾個月後讓美國陷入停滯”。那麽，這個警告是危言聳聽嗎？畢竟曾經有過很多所謂的“大災難預言”，後來被證明是無稽之談，讓人壹笑置之。不是危言聳聽，但這個警告不是危言聳聽，而是基於科學研究的結論。天體演化理論揭示，太陽作為壹顆相對穩定的恒星，至少有40億年的歷史。在這麽長的時間裏，究竟發生了多少次暴力疫情，無法詳細考證；然而，對銀河系中類似太陽的恒星的觀測表明，這種噴發壹定非常頻繁，有時規模非常大，遠遠超過卡特裏娜颶風的威力。颶風只是地球大氣層的劇烈運動，而太陽爆發則包括強烈的電磁輻射、高能粒子流、大規模日冕物質拋射，並引發行星際空間的巨大沖擊波。這些沖擊波沖擊地球磁場和大氣層，引起地磁風暴和電離層風暴。我們知道，每隔11年，太陽就會迎來壹個頻繁爆發活動的時期，類太陽恒星也有周期性的活動。另外，生命現象在太陽系出現的時間，相對於太陽的壽命，可以認為是很短的。人類在生命現象上的進化，可以認為是壹瞬間。或許太陽噴發是孕育人類的重要自然因素之壹，也不排除成為人類滅絕的因素之壹。原因是目前太陽爆發活動的強度不足以突破地球大氣層和磁場的保護，對地球上現有的物種構成致命威脅。但這並不意味著太陽爆發總是像現在這樣“溫和”。壹旦太陽爆發能量超過了地球磁場和大氣的保護能力，必然會引起地球附近空間環境的強烈變化，這種變化會淘汰壹些不適應這種變化的物種，誕生能夠適應這種變化的物種。所以在太陽和太陽系演化的尺度上，太陽風暴經常發生，而人類沒有。所以我的說法可能比美國同行更“危言聳聽”。新陳代謝只是宇宙中的普遍規律。但需要強調的是，現在完全沒有必要對此恐慌，因為短時間內，人類不會面臨如此嚴重的生存危機；我們的“危言聳聽”也是長時間尺度上說的。人類賴以生存的高科技系統對太陽風暴非常敏感。在這份報告中，美國的專家指出，壹旦發生特別嚴重的太陽風暴，除了衛星和GPS定位系統，電力傳輸網絡將變得非常脆弱和不穩定，甚至完全關閉；還可能導致“交通癱瘓、通訊中斷、金融業崩潰和公共設施混亂、因水泵停止運轉而導致飲用水供應中斷、冷藏設備缺乏、食品和藥品難以有效保存”。報道還指出，早在1859年太陽爆發時就發生過類似事件，實際上導致了電報線路被燒毀。現在地球上到處都是有線和無線設施，但這些設施很難經受住強烈太陽風暴的考驗。至於太陽風暴對人類造成危害的例子，媒體更多報道的是過去人類太空活動的影響，但強烈的太陽風暴會對地面的設施和人類造成嚴重而廣泛的影響嗎？這是壹個很有意思的問題。但從人類社會發展的角度來看，並不難回答。當人類還是地球上的弱勢物種時，受自然災害影響的機會很少，主要面臨被其他物種消滅的危險。事實上，颶風、地震和海嘯經常發生。為什麽現在它們會造成大量人類死亡？原因是人類已經成為地球上唯壹的優勢物種，因此必然要承受自然災害的考驗。這也是調查恐龍滅絕原因的現實意義。隨著科技的發展，人類建立的高科技系統規模越來越大，對這些系統的依賴程度也越來越高。而這些系統對周圍環境的變化越來越敏感，因此技術系統的災害事件對人類社會的影響會越來越大。目前對太陽噴發敏感的高科技系統主要有:航天、通信、導航、電網、輸油管道等系統。此外，在更深層次上，太陽活動通過調整地球上地震、幹旱、洪水等自然災害的頻率和強度，對人類社會產生全面影響。人類應該如何未雨綢繆？如果人類已經預見到了強烈的太陽風暴可能帶來的巨大危害，我們可以做些什麽來減少損失？首先，我們需要提高的是預測太陽活動的能力。從積累的太陽觀測數據來看，人類可以有效地預測太陽活動的長期變化和太陽的短期活動水平。例如，我們可以預測太陽活動的下壹個高峰在2012左右，通過觀測太陽上的各種現象，如太陽黑子、日珥、冕洞等，可以判斷未來幾十年太陽活動的水平，預測太陽風暴發生的概率。這些預測能力對航天器發射與飛行、航天員空間活動、衛星載荷加固與防護、通信系統抗幹擾加固、電力系統保護等都有很大幫助。然而，現實地說，太陽活動預報，尤其是劇烈太陽活動預報，仍然是空間天氣預報中最困難的部分。原因是我們只能依靠遙感來間接測量太陽大氣中的許多物理參數，只能定性地描述太陽大氣的物理狀態，因此無法給出相對準確的太陽活動預報。所以，對於壹個雨天，首先要做的就是研究太陽活動劇烈的物理機制，提高我們的預測能力。此外，人們還需要分析和研究高技術系統在太陽風暴中的脆弱因素，提高技術系統抵禦太陽風暴的能力。還要加強太陽風暴和空間天氣災害的普及，提高全民防災意識。要做好以上準備，就要加大相關領域的科研和教育投入。更多閱讀科學時報(2009-1-16 a 1 news)美國專家警告稱，2012年的太陽風暴可能會嚴重影響人類。