2017年高考地理必考知识点：太阳黑子

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▲高考地理必考知识点：太阳黑子

太阳的光球表面有时会出现一些暗的区域，它是磁场聚集的地方，这就是太阳黑子。黑子是太阳表面可以看到的最突出的现象。一个中等大小的黑子大概和地球的大小差不多。黑子的形成和消失要经历几天到几个星期不等。当强磁场浮现到太阳表面，该区域的背景温度缓慢地从6000摄氏度降至4000摄氏度，这时该区域以暗点形式出现在太阳表面。在黑子中心最黑的部分被称作本影，本影是磁场最强的区域。本影周围不太黑、呈条纹状的区域被称为半影。黑子随太阳表面一起旋转，大约经过27天完成一次自转。

▲高考地理必考知识点：太阳黑子的成因

仔细观察黑子可以发现，一个发展成熟的黑子是由中心颜色暗黑的部分和其周围暗黑的部分组成。前者是黑子的本影，后者为黑子的半影。黑子是太阳光球上的低温区，本影区的绝对温度在4000℃左右，半影则为5400℃。所以，黑子其实并不黑，只是因为它的温度比光球低，才在明亮的光球背景衬托下显得黑。

导致黑子温度低的直接原因则是因为它自身具有强磁场，磁场强度约在1000高斯~4000高斯之间，比地球上的磁场强度高上一万倍。强磁场能够抑制太阳内部能量通过对流的方式向外传递。所以，当强磁场浮现到太阳表面时，该区域的背景温度缓慢地从5700℃降到4000℃左右，使该区域以暗点形式出现，即黑子产生。

黑子倾向于成群出现。一个发展成熟的典型黑子群由两部分组成，由于太阳自转，西边的部分总是在前面，称为前导部分；与其对应，东边的就称为后随部分。前导和后随黑子的磁场极性相反，一个表现得如北磁极（N），另一个则表现得如南磁极（S），这样的黑子群也因此称为双极黑子群。黑子群中也存在只有一种极性的单极群和极性分布复杂的多极群。一般来说，黑子群越大，磁场极性越复杂，磁场强度越大。

▲高考地理必考知识点：太阳黑子的成长

日面上经常形成许多黑子群。每个黑子群中的黑子有一、二个至几十个，每个黑子的直径大小约有几百至几万千米。黑子群的大小则以它在日面上的面积来表示，单位是太阳半球面积的百万分之一。一百个面积单位跟地球面积相当，普通黑子群的面积为几百个面积单位，大黑子群的面积则能达到几千个面积单位。

黑子群的演化过程通常由简单变复杂，再变简单。起初，它是个小黑点，逐渐发展成由两个极性相反的大黑子构成的双极黑子群。两个大黑子间又有很多小黑子，大黑子在逐渐增大的同时，距离越来越大，然后逐渐分裂，最后消失。黑子群寿命短的只有1天~2天，长的可达几个月，大部分黑子群的寿命可以持续10天~20天。

▲高考地理必考知识点：太阳黑子的活动周期

1843年，德国天文爱好者施瓦布通过自己1826年——1843年间的日常黑子观测，首次发现日面上黑子数量的多少存在11年左右的周期变化。

1848年，瑞士天文学家沃尔夫首次提出用黑子相对数（或叫做沃尔夫数）来表示里面可见半球黑子的多寡，其定义为R=K (10g+f)，其中g和f分别表示日面上出现的黑子群和黑子数目，K值则会因天文台的观测望远镜（口径和焦距）、观测方法（如目视还是照相）、观测地的天气条件（大气透明度和视宁度）以及观测者的情况（技术、经验和稳定度）而不同。对于固定的仪器和成熟的观测值，K值接近于常数。经过沃尔夫的搜集和整理，基本上不间断的每日黑子相对数记录可向前推到1818年，黑子相对数的月均值可推至1749年，年均值可向前推到1610年。

从长期的黑子相对数记录可见，黑子相对数的平均值明显的表现出11年左右的周期性，最短为9.0年，最长为13.6年。从黑子数的多寡以及太阳10.7厘米射电流量的变化，就能很容易看出太阳活动的这种周期变化。黑子相对数的年均值的极大和极小年份，分别称为太阳活动的极大年（峰年）和极小年（谷年）。通常，也将黑子相对数年均值相对高的太阳活动极大年和其相邻的几年，称为太阳活动高年；黑子相对数年均值相对较少的太阳活动极小年和其相邻的几年，称为太阳活动低年。

两次相邻极小年之间为一个太阳活动周。人们规定以1755年极小年起算的活动周为第一周。目前太阳活动正处于第24周的太阳活动高年。

▲高考地理必考知识点：太阳黑子的活动形态

在太阳活动周开始时，南北半球黑子群的平均纬度在30°附近，随着时间推移，黑子出现的纬度逐渐向太阳赤道转移，在极大年附近为15°左右，在活动周结束时，黑子群的平均纬度约为8°；同时，在每一活动周的末尾，新的黑子群又开始在高纬出现，形成前一周黑子在低纬和新一周黑子在高纬同时存在的情形，这样的情形大约维持一年左右。如果把日面纬度作为纵坐标，以时间作为横坐标，将黑子画在图上，我们就得到一串翩翩起舞的美丽的蝴蝶形图样。

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