太阳可能会有一段非常忙碌的时间。根据最新的预测,火山活动周期中的下一个高峰可能是我们所见过的最强的一次,这与美国国家航空航天局和美国国家海洋和大气局的官方太阳天气预报直接矛盾,但如果它被证实,它将证实科学家多年来一直在研究的关于太阳活动周期的理论。
美国国家大气研究中心的太阳物理学家斯科特·麦金托什说:“科学家们一直在努力预测太阳黑子周期的长度和强度,因为我们对驱动太阳黑子周期的机制缺乏基本的了解。”“如果我们的预测被证明是正确的,我们将有证据证明我们对太阳内部磁场机制的理解是正确的。”
太阳的活动水平实际上是可变的,它的活动周期与它的磁场有关,每隔11年,太阳的两极就会互换位置;南变成北,北变成南。目前还不清楚是什么在驱动这些循环,但我们知道磁极在磁场最弱的时候发生转变。
因为太阳的磁场控制着它的活动——太阳黑子(强磁场的临时区域)、太阳耀斑和日冕物质抛射(由磁场线的断裂和重新连接产生)——这个周期的阶段表现为一个非常小的活动时期。它被称为太阳极小期,一旦两极转换,磁场增强,太阳活动上升到太阳活动的最大值,在下降到下一个两极转换之前。
一般来说,我们跟踪太阳极小期的方法是密切关注太阳活动,并在太阳活动发生后进行计算,根据这一指标,最近的太阳活动极小期发生在2019年12月。我们现在处于有记录以来的第25个太阳活动周期,正进入太阳活动极大期。
根据美国宇航局和美国国家海洋和大气管理局的数据,预计这将是一个平静的太阳黑子峰值,2025年7月太阳黑子峰值约为115个。这和第24个太阳活动周期非常相似,第24个太阳活动周期的太阳黑子峰值是114。
但麦金托什和他的同事们有不同的看法。2014年,他和他的同事发表了一篇论文,描述了他们对太阳22年为一个周期的观测。
这一直被认为是整个太阳周期,当两极回到它们的起始位置,但麦金托什注意到了一些有趣的事情。在大约20年的时间里,被称为日冕光点的极端紫外线闪烁似乎从两极向赤道移动,在中间相遇。
这些亮点在中纬度地区的移动似乎与太阳黑子的活动相一致。
麦金托什认为,这些亮点与环绕太阳的磁场带有关,这些磁场带大约每11年从两极向赤道传播一次。
因为它们的极性相反,当它们在中间相遇时,就会相互抵消——研究人员称之为“终结者”。这些终结者事件标志着太阳磁场周期的结束和下一个周期的开始。但它们并不总是花费相同的时间。有时这些波段在到达中纬度时会变慢,这意味着明暗分界线事件之间的时间长短是不同的。研究小组注意到,太阳终止点之间的时间长度和随后的太阳极大期强度之间存在相关性。
巴尔的摩郡马里兰大学的天文学家Bob Leamon说:“当我们回顾270年来对终结者事件的观测记录时,我们发现终结者之间的时间越长,下一个周期就越弱。”“相反,两个终止点之间的时间越短,下一个太阳周期就越强。”
以时间间隔计算,有记录以来最长的太阳周期是太阳周期4,持续了15年。之后是著名的道尔顿极小期——在第5太阳周期中只有82个太阳黑子,持续了近14年,在第6太阳周期中有81个太阳黑子。
但是,较短的太阳周期——少于11年——之后就是太阳活动极大期,其峰值超过200个太阳黑子。根据麦金托什团队的测量,第23个太阳周期相当长。它持续了近13年。第24个太阳周期比之前的周期要安静得多。但它也确实很短,低于10年大关。如果该小组的分析是正确的,我们应该会在本世纪20年代中期看到大量的太阳黑子。
只有一种方法能知道答案——我们得等着瞧。但麦金托什和他的团队对他们对太阳活动的解释很有信心。而且,如果他们是对的,这将给我们一个全新的工具集来理解太阳是如何工作的。
麦金托什说:“一旦你在历史记录中找到了终结者,这种模式就变得显而易见了。”“正如社区所预测的那样,太阳黑子第25个弱周期将与目前数据显示的一切完全不同。”
这项研究发表在《太阳物理学》上。
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