大家知道,太阳内部每时每刻都在发生着核聚变,但是太阳内部的活动程度,决不是一成不变的,内部物质的运动、磁场的生成和改变等等,都会诱发太阳表面的剧烈活动,从而造成高强度的耀斑、太阳黑子以及日珥物质抛射等现象,这些都展示着太阳这颗拥有巨大能量的天体,它所具有的不可捉摸性、神秘性以及对太阳系的“绝对权威”。

通过多年来对太阳表面进行的观测,科学家们除了根据太阳表面物质抛射、太阳风强度来衡量太阳活动的强弱以外,还有一个非常直观和有效的方法,那就是观测太阳表面黑子的数量以及大小。

太阳黑子的出现周期

从1749年以来,天文学家们就开始通过望远镜,来记录太阳表面太阳黑子的分布和变化情况。到19世纪中叶的时候,科学家们逐渐意识到,太阳表面的太阳黑子,其数量多少和规模大小,基本上呈现出大约11年的周期性规律。从第一次记录这种周期性到现在,太阳已经完成了24个周期,现在正处于第25个周期之内。

太阳在不同的活动周期内,虽然都会经历从活动的低潮到高潮、然后再趋于平静这样的过程,但是每个周期活动的强度,都会有所不同,一般情况下,在经历非常活跃的周期以后,下一两个周期其活动的强度会明显下降。由于在此前的活动周期内,太阳黑子的数量和规模已经出现了一个高峰,于是科学家们判断,从去年开始的第25个周期,太阳的活动强度应该是表现得比较温和的,总体上处于中下等水平。

太阳活动的强度超出人们的预料

然而,根据从去年到现在的观测结果,科学家们发现事实与之前预测的恰恰相反。因为这个周期一开始,太阳就表现得似乎很“顽皮”,无论是表面的太阳黑子,还是喷出的太阳风、形成的耀斑和喷射出的带电粒子流,都要比此前科学家们预测的要多。

举两个例子,一个是今年前一段时间,美国SpaceX公司新发射的星链卫星,在发射升空不久,还没有进入预定位置,就纷纷不受控制地发生坠落,后来经分析,这些卫星是受到强烈的地磁暴影响,而地磁暴产生的根源,就是来自太阳的许多高强度的带电粒子流,当它们到达地球以后,会与地球的磁场发生强烈的作用,在此过程中极大干扰着卫星的运行以及通讯。

还有一个例子,前不久,科学家们在太阳表面,观测到了一个非常特殊的现象,一颗太阳黑子在短短一夜之间,其大小就扩大了一倍以上,而且正好分布在位于面向地球的一侧。以上两个例子,是太阳进入新的活动周期后,所表现出来的超乎寻常的威力,大大超出了科学家们的预料。

根据美国NASA去年初的预测,在进入新周期后,太阳表面的黑子在去年底可能只有30个左右,而事实上去年年底就已经达到了60多个,而到今年5月份的时候已经快速增长到97个。按照11年的活动周期看,此轮太阳活动的“巅峰”将出现在2025年4月,现在还远没有达到高峰,按照太阳表面黑子的这种增长速度,预计今年年底就将达到120个左右,而到2025年,将极有可能突破210个甚至更多。从太阳黑子的数量和规模来看,与上一轮相比,此轮周期内的太阳活动强度,将会大大超过上一个周期。

太阳活动周期与黑尔周期的关系

美国国家大气研究中心的一个研究团队,创建了一个新的太阳活动预测模型,得出了与此前预测完全相反的结论,即太阳的第 25 周期,有可能是有记录以来最强的周期之一。从现在的观测结果来看,与这个新的预测结论基本上是吻合的。

很多天文学家都承认,目前我们人类对驱动太阳活动的因素和理解,还非常有限,我们不知道是什么推动了强烈的太阳活动,更无法准确预知这种活动的变化趋势,太阳内部的很多情况和活动机制,我们现在还无法得知。

有一种观点认为,11 年的太阳黑子生成周期可能与太阳的“黑尔周期”之间有着某种联系。“黑尔周期”是由美国天文学家乔治·埃勒里·黑尔在20 世纪初发现的,主要反映的是每个太阳黑子周期结束时恒星的磁极交换,即每22年太阳的磁场重新恢复到原有的状态。“黑尔周期”产生的原因,很有可能是由太阳核心中产生太阳磁场的熔融物质的运动所致。有科学家认为,太阳黑尔周期的磁场干扰,可能推动了太阳表面黑子的产生和规模。

经过观测,在太阳每个新的 11 年周期开始时,黑子一般都会出现在太阳的中纬度地区,然后逐渐在越来越接近赤道的地方出现,这与太阳磁极交换时所产生的磁场运动是相匹配的。而太阳“磁波”通常需要19年才能到达太阳的赤道地区,但当它们相遇时,实际上是在几个月的时间里,太阳从赤道有黑子活动变成什么都没有,此后太阳的中纬度地区就会重新出现新的活动,并开始新的太阳黑子周期,以此类推。

一般的表现是,如果太阳磁极交换间的时间跨度越长,那么下一个太阳活动周期的强度就会偏弱。而第24个和25个太阳周期的“交接”并不顺利,似乎第24个周期还不想那么快消失,这样就造成了两者之间交替的时间跨度并没有预想的长,因此带来的后果就是第25个周期内,太阳的活动强度要更加强烈。

当然,以上也只是一种关于太阳活动新模型的推测结果,现在就当前的太阳周期和活动强度下结论还为时过早。无论怎么样,太阳终究还是悬挂在天上,要想更深入地认知它,科学家们还得付出更为艰苦的努力。

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