2.2.3.1太陽磁扇形結構
地球上影響太陽的主要因素有太陽黑子、太陽常數和太陽輻射的理論分布、太陽耀斑、太陽質子流、太陽質子事件、太陽電子事件和太陽磁扇面結構。
伴隨太陽風的弱磁場從太陽延伸到行星際空間，形成太陽磁扇形結構(圖2.2.2)。太陽磁扇形結構是壹個太陽參數。太陽質子耀斑經常出現在太陽磁扇形結構邊界的根部附近。太陽磁扇形結構與太陽活動指數、地磁活動指數和氣象現象之間存在相關性。
太陽磁場的扇形結構是規則的，與太陽磁場的混沌形成鮮明對比。以太陽為中心的整個行星際空間被劃分為若幹扇形磁場區域，每個區域的極性在各處幾乎相同，而相鄰區域的極性則相反。有些磁力線指向太陽(圖2.2.2中用“-”表示)，有些偏離太陽(“+”)。在地球附近，扇形磁場的分割線與太陽和地球的連線成45°角。
太陽的磁扇形結構隨太陽自轉約27 d，在地球軌道附近，自轉速度為440 km/s，觀測表明扇形磁場邊界層掃過地球最多需要5分鐘以上，已知邊界層厚度不超過15000 km。
長期的觀測告訴我們，太陽的磁扇面結構並不是固定的，有時(例如1963年的大部分時間)磁扇面幾乎不存在，有時(例如1965年全年)磁扇面顯著。此外，有可能在壹個太陽自轉周期內只觀測到兩個扇形區域，而在另壹個自轉周期內觀測到三個或四個扇形區域。根據相關性分析，有時扇形磁場的自轉周期為28 d，這說明太陽磁扇面結構還有許多值得進壹步探索的奧秘。
2.2.3.2太陽風和地球磁層
太陽風和地磁偶極子場相互作用形成地球磁層(圖2.2.3)。地球磁場阻礙了高電導率的太陽風等離子體，太陽風能量壓縮了地球磁場的磁力線。
地球處於太陽風的強風中。太陽風似乎將地球磁場“吹”離了地球，使得磁力線向後彎曲。在地球向陽的壹面，地球磁場被壓縮成地球大小的包絡線的約10半徑(太陽活動強烈時，只有地球半徑的4 ~ 5)；在地球背面，地球磁場向遠處延伸，形成壹條長長的磁尾，其長度可達地球半徑的數百甚至1000以上。這樣，地球磁層就像是太陽風中地球磁場挖的壹個口袋狀的洞。這是地球除了大氣層和電離層之外的第三層保護層。它起到了“擋風板”的作用。
圖2 . 2 . 2 IMP-1航天器觀測到的太陽磁扇面結構。
圖2.2.3太陽風和地球磁層
地球磁層的邊界稱為磁層頂。磁層頂和太陽風高能粒子之間還有壹個過渡帶，其厚度約為地球半徑的3 ~ 4倍。它被稱為像刀鞘壹樣的磁層，實際上是太陽風與地球磁場溝通形成的弧形沖擊波。這種沖擊波的波前是磁鞘和太陽風的界面。
壹些進入地球磁層或被地球磁層捕獲的高能粒子被限制在兩個稱為輻射帶的區域內。這兩條輻射帶是物理學家範艾倫在1959年通過衛星實驗發現的，因此被命名為範艾倫輻射帶。分為兩個區:內輻射區在地球半徑1 ~ 2之間，寬約5000 km，範圍限定在南北磁緯40°以內，以觀測到的高能質子為主；外輻射帶的高度約為地球半徑的3 ~ 4倍，其緯度範圍為南北磁緯50 ~ 60，主要觀測高能電子。輻射帶的範圍和形狀受到地球磁場的限制，並因太陽活動而變化。
2.2.3.3太陽活動對地球的影響。
(1)太陽活動和地磁變化
太陽輻射在可見光範圍內的變化很小，太陽常數的變化不到1%，但在紫外輻射(波長為10 ~ 400 nm)和射電發射(波長為幾毫米到幾十米)的變化是倍增和減少的。當大耀斑發生時，太陽風粒子流急劇增加。在近地空間探測到的粒子數比太陽平靜時高20倍(100個粒子//cm3)。太陽的輻射和高能粒子肯定會影響地球，引起很多地球物理現象。比如地磁場的變化，電離層的擾動，極光和天氣氣候的變化。
(2)太陽活動與電離層的關系
來自太陽活動區的粒子流使太陽風作用於地磁場和電離層，從而引起地磁暴和電離層擾動。磁暴與電離層擾動密切相關。壹般來說，電離層擾動始於磁暴之後，止於磁暴結束之前。磁暴開始時振幅變化最大的時期，電離層擾動也很大。電離層擾動會嚴重影響無線電波的反射，幹擾通信，甚至損壞通信設備。
(3)太陽活動與地震的關系
研究表明，全球地震(M > 7)事件在行星際磁扇形結構中的分布與太陽光球磁場在扇形結構中的分布密切相關。當光球磁場絕對值較小時，對地震事件的抑制作用不大，使地震事件增多，反之，地震次數減少。太陽磁場、行星際磁場(扇形結構)可能與大地震有壹定關系，太陽磁場很可能是地球物理效應的根本調制源。西金斯基最近指出，強震的發生時間與太陽活動過程有關，太陽活動對地震過程的影響是通過大氣過程實現的。
(4)太陽活動與天氣氣候的關系。
天氣和氣候的主要參數是降雨量和溫度。太陽活動與降雨的關系相當復雜，可能因時代和地理位置而異。在全球範圍內，太陽黑子數和年降雨量之間的相關性可以是正的、負的或不相關的，這取決於觀測區域。例如，Clayton (1923)用周期疊加法分析了巴西、非洲和印度尼西亞的壹些站點的降雨量數據，結果表明，赤道地區存在正相關關系，即太陽黑子峰年的降雨量普遍多於谷年。中緯(20° ~ 40°)地區壹些站點的觀測資料表明，太陽黑子與降雨量呈負相關。太陽黑子峰年附近的降雨量少於谷年附近的降雨量。太陽活動對溫度的影響主要是短期的，發現大磁暴後1個月內，地面溫度有顯著升高。此外，太陽爆發往往引起平流層爆發性升溫，幾天內溫度上升20 ~ 30℃。強變暖與平流層環流的變化有關。