簡介
太陽耀斑是一種最劇烈的太陽活動。一般認為發生在色球層中，所以也叫“色球爆發”。其主要觀測特徵是，日面上（常在黑子群上空）突然出現迅速發展的亮斑閃耀，其壽命僅在幾分鐘到幾十分鐘之間，亮度上升迅速，下降較慢。特別是在太陽活動峰年，耀斑出現頻繁且強度變強。別看它只是一個亮點，一旦出現，簡直是一次驚天動地的大爆發。這一增亮釋放的能量相當於10萬至100萬次強火山爆發的總能量，或相當於上百億枚百噸級氫彈的爆炸；而一次較大的耀斑爆發，在一二十分鐘內可釋放10～25焦耳的巨大能量。
色球爆發影響
耀斑對地球空間環境造成很大影響。太陽色球層中一聲爆炸，地球大氣層即刻出現繚繞餘音。耀斑爆發時，發出大量的高能粒子到達地球軌道附近時，將會嚴重危及宇宙飛行器內的太空人和儀器的安全。當耀斑輻射來到地球附近時，與大氣分子發生劇烈碰撞，破壞電離層，使它失去反射無線電電波的功能。無線電通信尤其是短波通信，以及電視台、電台廣播，會受到干擾甚至中斷。耀斑發射的高能帶電粒子流與地球高層大氣作用，產生極光，並干擾地球磁場而引起磁暴。此外，耀斑對氣象和水文等方面也有著不同程度的直接或間接影響。正因為如此，人們對耀斑爆發的探測和預報的關切程度與日俱增，正在努力揭開耀斑迷宮的奧秘。
傳說，第二次世界大戰時，有一天，德國前線戰事吃緊，後方德軍司令部報務員布魯克正在繁忙地操縱無線電台，傳達命令。突然，耳機里的聲音沒有了。他檢查機器，電台完整無損；撥動旋鈕，改變頻率，仍然無濟於事。結果，前線推動聯繫，像群龍無首似的陷入一片混亂，戰役以失敗而告終。布魯克因此受到軍事法庭判處死刑。他仰天呼喊“冤枉！冤枉！” 後來查清，這次無線電中斷，“罪魁禍首”是耀斑。布魯克的死，實在冤枉。他的死，在於人們當時對耀斑還不了解。
太陽耀斑能量與輻射
增亮釋放的太陽耀斑爆發(7張)能量相當於10萬至100萬次強火山爆發的總能量，或相當於上百億枚百噸級氫彈的爆炸；而一次較大的耀斑爆發，在一二十分鐘內可釋放巨大能量，除了日面局部突然增亮的現象外，耀斑更主要表現在從射電波段直到Ｘ射線的輻射通量的突然增強；耀斑所發射的輻射種類繁多，除可見光外，有紫外線、X射線和伽瑪射線，有紅外線和射電輻射，還有衝擊波和高能粒子流，甚至有能量特高的宇宙射線。太陽耀斑分級與威力
太陽耀斑分為A、B、C、M、X五級，強度依次增加。其中M、X級耀斑爆發會給近地空間環境帶來顯著的影響。耀斑對地球空間環境造成很大影響。太陽色球層中一聲爆炸，地球大氣層即刻出現繚繞太陽耀斑（圖1）餘音。耀斑爆發時，發出大量的高能粒子到達地球軌道附近時，將會嚴重危及宇宙飛行器內的太空人和儀器的安全。當耀斑輻射來到地球附近時，與大氣分子發生劇烈碰撞，破壞電離層，使它失去反射無線電電波的功能。無線電通信尤其是短波通信，以及電視台、電台廣播，會受到干擾甚至中斷。耀斑發射的高能帶電粒子流與地球高層大氣作用，產生極光，並干擾地球磁場而引起磁暴。[2]此外，耀斑對氣象和水文等方面也有著不同程度的直接或間接影響。正因為如此，人們對耀斑爆發的探測和預報的關切程度與日俱增，正在努力揭開耀斑迷宮的奧秘。傳說，第二次世界大戰時，有一天，德國前線戰事吃緊，後方德軍司令部報務員布魯克正在繁忙地操縱無線電台，傳達命令。突然，耳機里的聲音沒有了。他檢查機器，電台完整無損；撥動旋鈕，改變頻率，仍然無濟於事。結果，前線失去聯繫，像群龍無首似的陷入一片混亂，戰役以失敗而告終。布魯克因此受到軍事法庭判處死刑。他仰天呼喊“冤枉！冤枉！”後來查清，這次無線電中斷，“罪魁禍首”是耀斑。布魯克的死，實在冤枉。他的死，在於人們當時對耀斑還不了解。1859年9月1日，兩位英國的天文學家分別用高倍望遠鏡觀察太陽。他們同時在一大群形態複雜的黑子群附近，看到了一大片明亮的閃光發射出耀眼的光芒。這片光掠過黑子群，亮度緩慢減弱，直至消失。這就是太陽上最為強烈的活動現象——耀斑。由於這次耀斑特彆強大，在白光中也可以見到，所以又叫“白光耀斑”。白光耀斑是極罕見的，它僅僅在太陽活動高峰時才有可能出現。耀斑一般只存在幾分鐘，個別耀斑能長達幾小時。在耀斑出現時要釋放大量的能量。一個特大的耀斑釋放的總能量高達10^26焦耳，相當於100億顆百萬噸級氫彈爆炸的總能量。耀斑是先在日冕低層開始爆發的，後來下降傳到色球。用色球望遠鏡觀測到的是後來的耀斑，或稱為次級耀斑。耀斑按面積分為4級，由1級至4級逐漸增強，小於1級的稱亞耀斑。耀斑的顯著特徵是輻射的品種繁多，不僅有可見光，還有射電波、紫外線、紅外線、X射線和伽瑪射線。耀斑向外輻射出的大量紫外線、X射線等，到達地球之後，就會嚴重干擾電離層對電波的吸收和反射作用，使得部分或全部短波無線電波被吸收掉，短波衰弱甚至完全中斷。2003年10月底11月初，科學家目睹了一場有記錄以來最大的太陽耀斑(solarflare)爆發。這些帶電粒子大規模地傾瀉而出，即使在地球以及地球周圍的空間裡也顯而易見——這裡距離源頭整整有1太陽耀斑.5億千米遠。舉例來說，突擊到我們鄰近空間中的粒子，它們的轟擊有時會非常強大，以至於許多科學衛星和通信衛星不得不暫時關閉，少數還遭到永久性的損傷。同樣，國際空間站的太空人也面臨著危險，不得不到空間站上防護相對較好的服務艙中尋求庇護。在地球上，定期航班避開了高空航線，因為在那裡，飛行員可能會遇到無線電通訊方面的問題，乘客和乘務人員可能吸收到的輻射劑量令人擔憂。電網也不得不嚴格監控電涌(surge)。儘管有了這些努力，瑞典南部的5萬戶居民還是短暫地失去了電力供應。幸運的是，即使與最糟糕的太陽風狹路相逢，地球的磁場和大氣層也可以保護地球上絕大多數的人免遭蹂躪。但是社會對科技的依賴日益加深，使得在某種程度上，幾乎每個人都容易遭受攻擊[參見《科學美國人》2001年4月號詹姆斯·L·伯奇所著《太空風暴的怒吼》一文]。在大耀斑爆發的過程中，最大的潛在破壞來自那些高速射離太陽外層大氣的物質——在空間物理學家的術語中，它們被稱為“日冕物質拋射(coronalmassejections)”。其中一些拋射事件會將巨量的電離氣體送入與地球相撞的軌道中，就像2003年多次異常巨大的耀斑爆發那樣。
耀斑的無線電波吸收
當太陽的電磁輻射、高能和低能粒子拋射加強時，由於光致電離或碰撞，電離層的電子密度增加，這就引起對在電離層中傳播的無線電波的吸收。耀斑爆發時發射的電磁波（主要在1～10埃）進入電離層D層（見地球大氣）引起的擾動稱為突然電離層騷擾。此時在電離層傳播的高頻無線電波會出現突然衰減,有時還會完全消失,這種現象稱為太陽耀斑短波突然中斷。短波突然中斷是最先被發現的電離層耀斑效應，並且較容易被觀測到。[3]耀斑所造成的電波衰減大多數是在高頻波段，並且和觀測地點的太陽高度有關。通常當發生耀斑時，對於發射站和接收站連線通過日下點(太陽位於該點的天頂)的那些短波通訊，會出現較強的吸收或中斷。耀斑發射的粒子流也能使電離層（主要是D層）電離度提高，而引起電波吸收。但問題比較複雜，吸收通常在耀斑出現後幾小時乃至幾十小時才發生，還和地磁緯度有關，一般發生在高緯度地區（60°以上）。這類電波吸收可分為兩種類型：一為極蓋吸收，一為極光帶吸收。前者在大的太陽射電Ⅳ型爆發後幾小時出現，吸收主要限於地磁緯度約大於60°的範圍內，估計是由能量約為10～100兆電子伏的粒子引起的。後者伴隨有磁暴和極光,可能是由1兆電子伏或更小能量的極光粒子引起的。極光帶吸收的範圍比極蓋吸收的要大。極蓋吸收每年發生的總數同平滑後的黑子相對數的變化曲線相符，即這種吸收的發生同太陽活動的平均水平有密切關係。極光帶吸收同黑子數的變化並不一致，這種吸收在太陽活動下降年出現得最頻繁。可見極蓋吸收和極光帶吸收是跟不同的太陽現象相聯繫的。
太陽耀斑與太陽黑子
太陽耀斑與太陽黑子有什麼聯繫儘管科學家一直想弄清楚是什麼引起了耀斑爆發和日冕物質拋射(它總是伴隨著眾太陽耀斑（圖4）多耀斑出現)，但只有在大約最近十年中，觀測才達到足夠的水準，足以揭露出它們的紛繁複雜，闡明它們背後的物理機制。這多虧了20世紀90年代引入的一些新技術。結果證明，問題的關鍵在於磁力線突然的重新排布，這種現象被稱為重聯(reconnection)。兩者幾乎沒有關係，首先產生現象的地點不一樣，太陽黑子出現在光球層，肉眼可見，耀斑出現在色球層，必須用專業的色球望遠鏡觀測。耀斑大爆發是導致通訊中斷的原因。但在色球層出現的譜斑與黑子有聯繫，譜斑多出現在黑子集中的地區
黑子耀斑及日珥成因
黑子實際上是太陽表面上的風暴，是一個巨大的旋渦狀氣流。耀斑是太陽色球層中局部小區域的突然發亮，並迅速增強的現象，又叫色球爆發，它是各種太陽活動中最為劇烈的現象。位置在譜斑或光斑附近，且常在黑子群周圍。耀斑在幾分鐘內形成，可持續存在幾個小時。能量大多是紫外輻射，也發出強X射線，還有宇宙線和非高能粒子。所釋放的能量極大，最大可達到1025焦耳，相當於百萬噸級氫彈威力的100億倍。日珥是非常奇特的太陽活動現象，其溫度在5000～8000K之間，大多數日珥物質升到一定高度後，慢慢地降落到日面上，但也有一些日珥物質漂浮在溫度高達200萬K的日冕低層，即不附落，也不瓦解，就像爐火熊熊的煉鋼爐內居然有一塊不化的冰一樣奇怪，而且，日珥物質的密度比日冕高出1000～10000倍，兩者居然能共存幾個月，實在令人費解。太陽耀斑與世界末日
2012年太陽耀斑，世界末日？據美國今日宇宙網站報導，2012年，我們將會擁有一個燃燒著巨大火焰的太陽嗎?科學家預計太陽活動將達到史無前例的高峰期，既在2011年的太陽周期中太陽黑子最多而且太陽活動力最強的時期。所以我們可以預見到那時將發生大量的太陽活動。一些科學家預測第24個太陽活動周(2011-2012年)中的太陽極大期可能比之前2002-2003年的高峰期釋放更多的能量。太陽物理學家為即將發生一輪太陽活動而激動，一些新型的科學預測方法和監測工具已經被派上用場。然而，面對2012年的“世界末日”我們真的應該擔心嗎?2012年對地球影響
太陽耀斑真的會在2012年毀滅地球嗎?根據人類此前所預測的眾多世界末日的場景當中的一個，在2012年將是瑪雅人所預言的“世界末日”。當瑪雅第五太陽紀結束時，必定會發生太陽消失，地球開始搖晃的大悲劇。根據瑪雅預言所說，太陽紀只有五個循環，一但太陽經歷過5次循環，地球就要毀滅。而第五太陽紀開始於公元前3113年，歷經瑪雅大周期5125年後，就在公元2012年12月22日前後結束。這個瑪雅人的預言場景事實上還是有一些科學根據的，至少說明太陽活動對人類是有影響的。科學家發現在2011年的太陽周期與根據瑪雅曆法所提出的時間循環之間，可以找到一些可能存在的關係，但是這些關係也僅僅和天文觀測有關係，瑪雅人的確觀察到了太陽的一些活動。此外，宗教經文(比如《聖經》)說到：我們即將迎接宣判日的到來，充滿了火焰和硫磺石。所以，看起來我們似乎正在迎接2012年12月21日這個日子的到來，離我們最近的恆星將給我們帶來難以想像的酷熱!然而在我們迅速做出結論之前，退後一步進行全面的思考。如同其他大多數的預言說2012年“世界末日”的場景一樣，由太陽所噴發出的巨大的、毀滅地球性質的太陽耀斑對於那些凶兆預知者和不明科學知識的人極具吸引力。但是讓我們從對太陽耀斑效應的研究中會看到，太陽到底發生了什麼，地球究竟會怎么樣。事實上，我們的地球狀態非常之好。太陽耀斑(Solarflare)是一種最劇烈的太陽活動。太陽表面突然出現亮斑閃耀，其壽命僅在幾分鐘到幾十分鐘之間，亮度上升迅速，減弱較慢。一旦出現太陽耀斑，對於太陽表面來說就是一次驚天動地的大爆發。耀斑釋放的能量相當於10萬至100萬次強火山爆發的總能量，或相當於上百億枚百噸級氫彈的爆炸;而一次較大的耀斑爆發，在一二十分鐘內可釋放巨大能量。除了太陽局部突然增亮的現象外，耀斑更主要表現在從射電波段直到X射線的輻射通量的突然增強;耀斑所發射的輻射種類繁多，除可見光外，有紫外線、X射線和伽瑪射線，有紅外線和射電輻射，還有衝擊波和高能粒子流，甚至有能量特高的宇宙射線。耀斑爆發時，發出大量的高能粒子到達地球軌道附近時，將會嚴重危及宇宙飛行器內的太空人和儀器的安全。當耀斑輻射來到地球附近時，與大氣分子發生劇烈碰撞，破壞電離層，使它失去反射無線電電波的功能。無線電通信尤其是短波通信，以及電視台、電台廣播，會受到干擾甚至中斷。耀斑發射的高能帶電粒子流與地球高層大氣作用，產生極光，並干擾地球磁場而引起磁暴。此外，耀斑對氣象和水文等方面也有著不同程度的直接或間接影響。但是，不會產生地磁顛倒和天空著火這樣誇張的影響和場面。因此，隨著人類對太陽耀斑爆發的探測和預報的關切程度與日俱增，人類正在逐漸揭開太陽耀斑的奧秘，並且逐漸了解太陽耀斑對地球的影響。
