太阳活动高峰年百年最弱 黑子或迎持续最低活动期

  

天文望远镜观测到的太阳黑子

  1970年以来太阳磁场的变化情况

  新闻背景

  自7月中旬以来,太阳活动一反常态,太阳黑子数在逐渐减少。在7月18日当天,黑子更像是在躲猫猫,在太阳表面消失了,整个太阳显得异常平静。

  目前,太阳正处在第24活动周的高峰年,其活动理应处于最活跃的时期。然而,太阳活动强度明显不及上一个活动周,甚至出现太阳表面连黑子都没有了这种罕见现象。

  这个太阳活动高峰年百年来最弱

  太阳黑子是在太阳的光球层上发生的一种太阳活动,是太阳活动中最基本、最明显的现象。它实际上是太阳表面一种炽热气体的巨大漩涡,像是一个浅盘,中间下凹,温度比光球层表面的温度低1000℃到2000℃,所以看起来比较“黑”。“它是太阳耀斑、日冕物质抛射等太阳活动的发源地。” 国家空间天气监测预警中心首席预报员薛炳森介绍。

  早在公元前140年左右,人类就开始有了对太阳黑子的目测记录,只是当时人们并不知道那代表的是什么。直到一百多年前,英国人卡灵顿观测到一个黑子区的大爆发并将它记录下来,太阳黑子的神秘面纱才逐渐被揭开。由此,科学家们开始真正地研究起黑子来,并发现了其平均活动周期为11年。

  “对于太阳活动的强弱来说,最直观的就是太阳表面黑子数的多少。”薛炳森说道。黑子活动存在11年的周期,在开始的4年左右时间里,黑子不断产生,越来越多,黑子数不断上升,太阳活动不断加剧,在黑子数达到极大的那一年,太阳活动事件也比较剧烈,称为太阳活动峰年。在随后的7年左右时间里,黑子数逐渐减少,太阳活动逐渐减弱,黑子数极小的那一年称为太阳活动谷年。2014年是太阳第24活动周的高峰年。

  “目前,统计数据也证实了太阳黑子的确与太阳活动存在正相关性。”薛炳森称。例如,太阳耀斑和日冕物质喷发的次数在太阳活动峰年显著增加,这就是太阳黑子这个“基地”扩张的结果。根据国家空间天气监测预警中心监测显示,目前的黑子数平滑月均值最大约为75,而上世纪50年代以来的几个活动周高峰年,数值均超过了100,单从黑子数的角度来看,太阳第24活动周黑子数是近百年来最少的。

  一般来说,在太阳活动周高峰年,太阳都会爆发大耀斑、太阳质子事件等,对人类生产生活产生一定影响。但是到目前为止,太阳第24活动周还没有出现影响人类活动的灾害性空间天气事件。在太阳第23活动周的时候,2003年10月,太阳打了一个“喷嚏”,黑子剧烈爆发,南非部分地区因此失去电力供应,日本的一架卫星也因此与地面失去了联系。1989年3月13日,在太阳第22活动周高峰年期间,黑子活动引发的强磁暴使加拿大魁北克的电网受到严重冲击,致使魁北克供电中断了9个小时,数百万居民生活受到影响。以太阳风暴为例,反映地磁场受到影响的Ap指数来看,截至8月7日,在太阳第24活动周Ap指数最大值只有67,而第23周,最大的Ap指数则达到了189,这也难怪第24周还没有太阳爆发影响的新闻。

  太阳黑子数减少是一种自然现象

  其实,早在2010年,也就是太阳第24活动周刚开始的时候,就有科学家预测到未来太阳活动的反常现象,黑子数将越来越少,太阳活动将变得越来越弱,而且强度有所减弱。薛炳森介绍:“2006年以前,科学家对太阳第24活动周强度的预测分歧很大。由于太阳第23活动周强度很强,多数科学家认为本活动周太阳活动也会很强。”

  最终,“唱衰”第24活动周的观点得到了印证,太阳第24活动周强度很弱。目前,国际上,科学家对太阳活动的预报的方法大致分为三类,一是分析统计,根据以前太阳活动周的变化趋势,应用先进的数学工具进行计算;二是根据相关的先兆特征分析,如地磁指数的最小值与下一活动周的太阳黑子数大小存在很工整的统计关系;三是太阳磁场的特征,太阳活动低年时,高纬度磁场强度对下一周的太阳黑子极大值有决定作用,这也是与黑子形成机制密切相关的参数。薛炳森表示:“总之,由于历史资料积累不够、太阳活动形成机制的了解缺失、观测手段匮乏等条件限制,太阳活动长期预报结果发散性很强,主观成分很大。”

  对于黑子数为何减少以及如何预报太阳活动的强弱,薛炳森表示:“我们必须正视人类对太阳活动以及黑子数量的记录,而且对其科学机理的认识也尚不完全清楚。”众所周知,太阳已经45亿岁了,而人类关于其的记录也不过百年,这与太阳存在时间相比太短了,并不足以建立描述太阳活动能够变化的完整特征;其次,太阳黑子数只是太阳活动的一种表现,需要形成更多物理意义更加明确的指标。

  虽然人类对太阳活动及其黑子变化的机理尚不清楚、预报预测方法也处于百家争鸣的阶段,但不容置疑的是,这种现象是正常的。薛炳森介绍:“在1310年到1370年,1645年到1715年。太阳黑子的数量大约只相当于正常年份的千分之一,也并没有对人们的生活造成多么严重的影响。”

  太阳或迎持续最低活动期

  有科学家指出,如果这种情况继续发展下去,太阳将沉入超长的最低活动期。薛炳森说:“从上世纪80年代以来,太阳表面总磁场的大小一直处于下降趋势,而太阳磁场是黑子的大小和多少的决定因素,照这个规律发展下去,太阳第25活动周黑子数将会更少,太阳活动也更弱,科学家关于太阳活动趋势的预测有可能被言中。”

  尽管科学家们对此意见尚未统一,这种现象出现的原因也没有定论,但历史告诉我们,这一切都是正常的。不过也有网友对此表示出担忧:“太阳活动弱了,黑子数减少了,我们人类是否将会受到影响?”“听说如果这样继续下去,地球将变得寒冷起来?”

  “太阳是地球能源的提供者,能量来自太阳内部核反应。太阳活动只是太阳大气中的扰动过程,是太阳内部活动的表现,其本身对太阳自身的演化影响微乎其微,这就如同地球的磁场,也会有一些短时变化。”薛炳森表示。

  目前科学界仍然在探讨太阳黑子周期是如何影响全球气温的。有人认为地球将进入所谓的小冰河期,有人称会在2020年之前,有人则称会更早。其实,小冰河期的出现及太阳黑子的消失都是太阳异常的一种表现,只是当时还没有太阳精密光谱的探测手段,因此人们主观地认为黑子的急剧减少是天气变冷的元凶。近期的监测显示,尽管太阳磁场弱,太阳黑子少,影响气候的太阳常数变化不大,地球的反应轻微,也就是说,我们可以通过更直接的观测和分析判断气候的演化趋势。薛炳森说:“不管怎样,地球气候的变化与太阳活动确实存在一定联系,但‘看黑子识天气’就有点过了。”

  事实上,太阳活动对人类生产生活的影响主要是其产生的事件对地球磁场的影响,干扰我们的通讯技术包括收发电子邮件和使用手机,也会影响到依赖卫星的通信技术,比如互联网、电视、远程教育、工业、全球定位系统、国防和天气监测设备等。薛炳森称:“太阳活动减弱对于我们人类来说也算是一件好事,卫星更安全了,通讯导航的干扰也少了。这样的话,极光发生的概率就会减小,旅游者较为郁闷而已。”

  小贴士

  中国具有世界上最早的黑子记录

  两千多年前的《汉书五行志》被认为是最早的黑子观测记录。

  1609年望远镜被发明以来,黑子便有了准确的观测,尤其是1749年开始,苏黎世天文台开展了太阳黑子的日常观测。1843年德国天文学家史瓦贝发现黑子数随时间呈现准周期变化,其周期约为11年左右。一个太阳活动周定义为从一个太阳谷年到下一个太阳谷年。目前,科学界已经达成共识,将1755年至1766年这11年间编号为太阳第一个活动周。2008年底左右,太阳开始了其第24活动周。

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