經過了多年的研究,美國宇航局(NASA)和美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)的科學家團隊終於確認,我們的太陽已經進入到了它的第25個活動週期。
值得注意的是,根據美國國家大氣研究中心(NCAR)的研究,這或許是最近幾個太陽活動週期中最強的一個。而這個預言,和NASA以及NOAA卻是完全相反的。
該中心的太陽物理學家Scott McIntosh對此非常有信心,他堅信NASA和NOAA的科學家們將在未來幾年見證他的研究成果。
太陽的活動週期目前我們知道,太陽的活動週期大約是11年,而這個週期和太陽磁場的變化密切相關。每過11年,太陽的磁南極和磁北極就會發生反轉。直到現在,科學家們仍然沒有找到太陽磁場反轉的原因。科學家唯一知道的,就是太陽磁場的反轉,通常只出現在磁場最弱的時候。
而太陽磁場又影響著太陽活動,比如太陽黑子、耀斑以及日冕等等。在太陽磁場最弱的時候,這些太陽活動也會迎來一個相當不活躍的休眠期,這就是所謂的太陽活動的極小期。
接下來,太陽會變得越來越活躍,太陽活動也越來越激烈,迎來它的極大期。在度過極大值後,太陽又會逐漸歸於平靜,迎來下一次磁場反轉。每兩次極小期之間經歷的11年,就是一個太陽活動週期。
第25週期太陽活動的極大期和極小期沒有什麼量化的標準,只能透過科學家對太陽活動的強度和數量進行觀測來判斷。而且,不同的太陽週期之間,極大期和極小期也不盡相同。此外,太陽的活動週期也不是絕對固定的,會有些變化。這意味著,除非極大期或極小期完全過去,我們根本無法確認太陽活動達到了極限。
因此,科學家們必須要等到一個太陽活動週期完全結束後再確認一段時間,才知道這個週期已經過去。比如在最近一年,科學家們就一直在進行這些觀測。直到今年9月份,NASA和NOAA的專家們才確定:太陽活動的第24個週期結束於2019年12月,我們確實已經進入到了有相關記錄以來的第25個太陽活動週期。
根據這兩個部門的預測,第25個太陽活動週期應該相對比較安靜,不會過於激烈。在2025年7月左右,太陽活動將會達到極大期,屆時太陽黑子的數量預計在115個左右。實際上,在剛剛過去的第24個週期中,太陽活動也不是很劇烈,極大期間黑子數量為114個。
對此NCAR的McIntosh表示不以為然,他的研究得出了相反的結論。
太陽活動週期與日冕亮點2014年的時候,他和他的同事們就發表過一篇關於22年太陽週期的論文——等等,不是11年嗎?怎麼變成22年了?我們剛才說過,太陽磁場反轉的時間是11年,但是還需要再過11年,也就是一共需要22年,磁場北極才會回到地理北極。只不過目前來看,太陽活動的強弱並不取決於它處於第一個11年還是第二個11年,所以我們通常把太陽活動週期看作是11年,但理論上22年才是一個完整的太陽磁場反轉週期。
在對一個完整的22年週期進行研究分析後,McIntosh發現了一些以前沒有注意的事。在太陽活動中,有一種現象非常特別,叫做日冕亮點。這是日冕中的一種可以長期存在的小尺度高亮度結構,尤其在極紫外光波段非常明顯。
在22年的週期裡,他發現太陽兩極的日冕亮點會不斷靠近赤道,然後彼此相遇,而這些亮點在太陽表面的移動過程,似乎與太陽黑子有密切的關係。由於兩側的日冕亮點極性相反,當它們在赤道附近會師的時候,就會相互抵消,他們將這個現象稱為終結。研究人員認為,終結事件就是一個太陽磁場週期的終點,亦即下一個週期的起點。
時長&強度和太陽週期不固定一樣,每兩次終結事件之間的間隔時長也不盡相同。而McIntosh等人的研究表明,兩次終結事件之間相隔的時長,似乎與太陽週期的極大期強度之間有著一定的相關性。
從終結事件的角度來看,有記錄以來最長的太陽活動第4週期,一共持續了15年,接下來我們就進入到了從1790年延續到1830年的道爾頓極小期。在太陽活動第5週期,在峰值時,太陽黑子的數量也只有82個;而接下來第6週期的太陽黑子最多時更是隻有可憐的81個,比第24週期少了1/3。
(圖片說明:天文學家在特殊波段下拍攝的太陽活動)
另一方面,在那些相對更短一點的太陽週期過後,通常會迎來一個活躍的太陽週期,有的時候極大期太陽黑子數量甚至可以遠遠超過200個。
相信大家已經敏銳地發現了其中可能存在的規律,正如馬里蘭大學巴爾的摩縣的天文學家Bob Leamon向我們介紹的那樣:“當我們追溯了270年內關於終結事件的記錄時,我們發現終結事件之間隔得越久,下一個週期就越弱。反之,終結事件之間相隔時間越短,下一個太陽週期就會表現得越暴烈。”
(圖片說明:研究團隊發現的太陽週期時長與下一週期強度的關係)
研究人員接下來對太陽活動第23週期進行了分析,發現其持續時間達到了13年,相對比較長。而剛剛過去的第24週期也很明顯,是一個相對不活躍的週期。而這個週期持續時間又很短,只有不到10年的時間。如果上面的那個規律是成立的,那麼這就意味著已經到來的第25個太陽活動週期會很狂暴,並且在20年代中期迎來極大期。
儘管這個預測和NASA以及NOAA的科學家們完全相反,但McIntosh顯然對自己的預言非常有信心,並且已經拭目以待,準備在幾年後的太陽活動極大期見證自己預言成真。
總結不管誰是對的,我們都期待著科學家們早日對太陽的一切活動了解得一清二楚。儘管太陽是萬物之源,但它的強烈輻射,尤其是在極大期的高能粒子對於地球來說是一個巨大的威脅,尤其是人類的電子裝置及航天裝置,每次都會首當其衝。
目前看來,太陽的活動還不會強大到直接威脅地球生物,但沒有理論支援,僅僅憑藉以往經驗來猜想,終究是叫人無法放心。只有完全搞清楚太陽的一切機制,才能知道它到底會不會在未來某一天和人類反目成仇。