太阳上正在发生多少怪事

【澳大利亚】米歇尔·斯塔尔

太阳上正在发生某种怪异的事情。

在2022年的几乎每一天里，它都在以耀斑和日冕物质抛射的方式进行喷发，其中一些是我们的恒星所能进行的最大强度喷发。

就其本身而言，太阳的喷发并不奇怪。它在以为期约11年的周期，轮番经历高活跃度和低活跃度时期的过程中，会定期喷发。

太阳目前的活跃度明显高于美国国家航空航天局以及国家海洋和大气管理局对当前太阳周期的官方预测，而最早从2020年9月开始，太阳的活跃度就始终超出预测水平。但是，一位研究太阳的科学家告诉我们，即便是这一点也并不那么奇怪。

澳大利亚悉尼大学的太阳天体物理学家迈克尔·惠特兰告诉科学预警网站：“我们无法可靠地预测太阳周期。”

太阳周期

太阳周期对太阳系有巨大影响，却相对不被人们所了解。科学家们已经断定，它们似乎与太阳磁场有着千丝万缕的联系。太阳磁场以纠缠、旋涡和环状的形式笼罩住太阳表面。

大约每隔11年，太阳的磁极就会翻转，即北极变成南极，南极变成北极。这种翻转与被称为“太阳活动峰”的现象同时发生，后者的特征是太阳黑子、太阳耀斑和日冕物质抛射活动达到峰值。

在这种逆转发生后，太阳的活跃度减弱，之后再次加强至峰值期。这就是我们目前所处的时期——当前周期的上升阶段。这是我们开始统计太阳周期以來的第25个周期。

太阳活跃度周期是根据一项标准来描述和预测的：观察到的太阳黑子数量。太阳黑子是一些磁场特别强烈、从而使耀斑和日冕物质抛射容易爆发的临时性区域。它们看上去像是黑点，因为磁场抑制炽热离子体的流动，因此这些区域与它们周围的区域相比温度较低，也显得更暗淡。

据美国全国大气研究中心的太阳物理学家斯科特·麦金托什称，根据我们统计的太阳黑子数量来预测太阳周期是有问题的。他告诉科学预警网站：“太阳黑子周期并非关键问题。它是个次要问题。规则的制定方式、教科书的编写方式、太阳活动的呈现方式，这些才被称为关键。问题在于，黑子周期确实不是关键，黑尔周期——即22年的磁周期——才是关键。而黑子周期只不过是这幅更大画面中的一分子而已。”

黑尔周期是美国天文学家乔治·埃勒里·黑尔在20世纪初发现的。它包括两个11年的太阳黑子周期——即太阳两极翻转两次从而回归它们最初位置所需的时间。

与11年的黑子周期形成对照的黑尔周期可以通过许多现象进行观察。黑子和太阳磁极的极性——以及到达地球的银河系宇宙射线的强度——都在不断发生变化。

太阳的活跃使得宇宙射线更难到达地球，但是奇数排行和偶数排行的太阳周期拥有不同的宇宙辐射波形。这一直被归因于太阳磁场的极性。

太阳黑子

是什么形成了太阳黑子？根据现有的模型，它们被认为与太阳的自转有关。太阳赤道的自转速度快于两极。如果沿纵向行走的笔直的磁场线要想跟上这种自转，那么它们就会被拉伸，并最终变得缠结，从而产生暂时性、局部性的强磁场区域，即太阳黑子。

麦金托什说：“大约60年前，科学家为了便于理解，对这些磁场进行了近似化，认为它们与太阳上的流体相比是微不足道的。因此，当太阳进行环流——就像我们的地球那样——时，大气层的升温将推动环流，而在这种环流持续不断的情况下，磁场将受到环流的拉拽并予以跟随。”

展示这种效应的动画与太阳黑子的观测数据吻合得非常出色——初始磁场出现在纬度约30度的区域。但是，据麦金托什及其同事称，这是因为这个模型的创建目的就是为了解释这种——而且仅仅是这种——现象。

存在一种替代的解释：太阳黑子是由重叠的黑尔周期的磁场所生成的干涉图形。麦金托什和同事最早在2011年注意到太阳黑子数据中的一种明显图形，即所谓的蝴蝶图中的一种重叠。蝴蝶图是以纬度为纵坐标、时间为横坐标绘出的黑子分布图。

磁场活动

一旦这些研究人员看到了这一现象，他们便找来自己可以弄到的尽可能多的黑子数据并加以研究。这些数据可以追溯到19世纪60年代。

他们发现，这种重叠持续出现。在某个太阳黑子周期接近尾声时，随着黑子看起来越来越靠近赤道，可以在中纬度区域观察到属于下一个周期的黑子的出现。

研究人员发现，这些图形表示的是以周期方式穿越太阳的呈反向极化的带状磁场活动：它们是造成太阳黑子周期的原因，而非受到该周期的影响。此外，这些周期可以互动影响：当两个极性相反的周期重叠时，它们互相产生干扰。

这种干扰的结果是它们的磁场系统共同抑制黑子的产生，于是随之而来的是太阳黑子活动最少的时期。

（李恒克摘自2022年7月27日《参考消息》）