太陽擁有斑點。本文將會介紹我們關於它們的已有研究。

目前最強大的太陽望遠鏡，井上建太陽望遠鏡，在2020年12月發佈了首張太陽黑子的高清細節圖。

太陽黑子是目前所有太陽特徵中最引人注目的一個。

遠在望遠鏡被髮明之前，中國古籍之中就已經有大量關於太陽表面黑色區域的目擊情況的記錄，這種情況在太Sunny被雲或霧霾遮擋而減弱時更容易被觀測到，尤其是在日出和日落的時候。中國古人常把這些黑色區域稱為“飛鳥”。

當伽利略（Galileo）在1610年使用他自制的粗糙的望遠鏡直視觀測太陽時，他失明瞭整整一週，並且他的視力遭受到了永久性的損傷。但是他找到了解決辦法：他將屋子整體變暗，把望遠鏡放置在百葉窗的一個開口上，然後把太陽的圖像投射到一張紙上。通過這種方法他可以安全地獲取太陽的圖像並且追蹤到太陽黑子的蹤跡。在連續多天的觀測中，太陽黑子橫穿了太陽表面，它在一邊消失並在太陽另一側重現。顯然太陽就像地球一樣繞著一個軸旋轉。

從太陽黑子的觀測中科學家們推測出太陽在赤道處自轉最快，與在兩極自轉一週需要29天相比，太陽在赤道自轉一週僅需25天。

不同之處

太陽黑子最初給人的印象就是被雕刻在太陽表面的黑洞。太陽表面（稱為光球）的溫度大概有11000華氏度（6100攝氏度）。但是太陽黑子相對來說溫度更低，平均下來大概在8000華氏度（4400攝氏度）。因為其溫度較低所以與黑子周邊區域相比較來說它所在的區域會呈現黑色，因此在太陽表面它所在的區域所散發出的光會更少。

毫無疑問如果你可以通過某種方式把太陽黑子從太陽表面剝離出來並且將它獨立放置在空中，那麼它會像月亮在滿月時一樣亮。

太陽黑子的黑色不規則中心，或者說，本影，其直徑可以從大約900英里（1400千米）到超過50000英里（80000千米）。它被相對沒有那麼黑的區域，稱作半影，所包圍。半影通常比黑子面積的兩倍還要大，而這一面積可以將20個地球輕易掩蓋。這些點頻繁地在成對或成簇的白熾氣體中遨遊。它們會快速成長，之後慢慢消逝。

太陽黑子表現為混亂的表面的黑斑。

磁場風暴

雖然天文學家們研究太陽黑子已經上百年，但太陽黑子的準確成因仍然是個謎。它們擁有非常強的磁場，並且會演變成太陽風暴，而這有可能是被更強的週期性變化所導致的。1859年9月1日，英國天文學家理查德·C·卡靈頓（Richard C. Carrington）正在例行繪製太陽黑子圖。為了降低太陽的致盲亮度，他將其望遠鏡中的太陽圖像進行了過濾處理。突然，在一個太陽黑子群之中出現了兩個燦爛的光點。

最初卡靈頓認為是他的過濾裝置出現了縫隙導致太Sunny可以全部從中穿過，但是這些光點卻變得越來越亮。這讓他成為了第一個目睹太陽耀斑的人。太陽耀斑是發生在太陽表面由突然間的能量釋放引起的熱氣體間歇泉。世界各地所有觀測站的磁針在幾分鐘內失效並開始狂舞。

2022年5月10日最新捕捉太陽耀斑圖像。

從此太陽耀斑和太陽黑子之間的關係被建立起來。大多數情況下，黑子越多的地方太陽耀斑越大。通常在耀斑爆發之後的很短時間內，大帶電粒子流如火箭一般以200萬英里每小時（320萬千米每小時）及以上的速度穿越星際，最終與高層大氣中的稀薄氣體相撞。這些氣體會燃燒成一個色彩繽紛的“戰場”，其中存在著弧線型的流動光帶，而這又被稱作北極光。

大多數極光會出現在地球北極區域的磁極附近，極少數情況下得益於超大太陽黑子或太陽耀斑的推動影響，其可視區域會擴大到加拿大及美國中部或者更甚達到美國南部區域。（卡靈頓觀測到的耀斑產生的北極光在更偏南的加勒比海區域也能觀測到！）但伴隨著這個壯觀的天空演出，這種電磁擾動會將電湧送入地球大氣層，而這不但會阻隔無線電交流更會導致公共事業公司的斷路器跳閘並切斷電源。1989年三月加拿大魁北克就遭遇了這種突發情況並斷電了整整九個小時。

極光。

週期性斑點

德國德紹的海因裡希·施瓦貝（Heinrich Schwabe）是發現太陽週期的人。最初他只是想完成從1825年開始的太陽每日觀測，並希望依此發現一個存在於水星軌道上的穿越太陽盤的行星。遺憾的是這個行星並不存在，不過在觀測的17年間，施瓦貝記下了每一個晴天的太陽盤的模樣，記錄了他能看到的每一個點和斑點，不論大小。漸漸地，施瓦貝發現了一個獨特的循環——一個11年的太陽黑子活動增減的週期。自此以後，任何可以想象的東西都和11年的太陽黑子週期扯上了關係：股票市場，戰爭，大流行疾病，威士忌價格甚至加拿大毛皮動物的生育率。

太陽黑子蝴蝶圖。

太陽黑子會影響我們的氣候麼？

一些科學家認為太陽黑子會影響我們的氣候。在十九世紀晚期有兩個天文學家，愛德華·蒙德（Edward Maunder）和古斯塔夫·斯波勒（Gustav Sprer），發表了一篇文章指出從1645到1715這一段時間裡太陽黑子的活動極為罕見。有趣的是，這70年的間隔恰恰與“小冰河時期”的中間部分時間重合，在此期間歐洲和北美洲正經歷著遠低於平均溫度的寒冷。

然而在過去的數十年間，天文學家們注意到太陽正經歷著長期不同往常的沒有太陽黑子的活動，甚至即使在太陽峰年的2014年太陽黑子的數量也比正常值低了36%。一些人認為我們正處在和375年前類似的另一個太陽黑子極少活動期的開端，最終結果是被稱作“全球降溫”的又一次異常極寒天氣。

但是有許多環境學家持完全相反的觀點，他們指出發生在十七世紀末十八世紀初的小冰河時期更有可能是被不尋常的全球高水平火山活動導致的。火山活動噴發大量火山灰集結成雲飄蕩在大氣中。根據美國航空航天局的研究，這些氣霧雲就像一個罩子一樣照在大氣層並減少了太Sunny，而這才應該是小冰河時期可能性最大的成因。

不管怎麼說，這仍是一個有爭議的議題。

太陽預報的新工具

2007年太空環境中心將其名字改為太空氣候預報中心，而最近它添加了一個新的，首創的太空天氣預報模型到其工作套件中，其目的是為了提升預報能力並進一步保護美國免受太空危害天氣的侵襲。

這個被稱作全大氣模型-電離層等離子體球電動力學（WAM-IPE）太空天氣預測模型的新工具將會預測地球上層大氣對太陽風暴和地磁風暴的反應。它會有助於預測全電子含量，而這是對交流和導航系統非常重要的數據。這一新的中心密度場產品對於衛星運營商和地面追蹤系統來說將會非常有助於軌道預測和空間態勢感知。

“只有不充足的準備才會讓惡劣天氣肆虐。”美國航空航天局人類探索與任務行動局首席科學家傑克·布萊徹（Jake Bleacher）如是說道。“太空天氣就是這樣——我們的工作就是做好準備。”

太空氣候預報中心內部辦公室圖像

互相矛盾的預測

太陽活動在2019年12月觸底，而這象徵著一個新的太陽黑子週期的到來—第25號週期。最新的預測是其活動將在2025年中期左右達到峰值。但即便如此，並不是所有的太陽研究科學家可以對其峰值最終能到多高能達成共識。目前已有的共識是第25號週期起步較低，但它最終會迎來95到130之間的太陽黑子峰值。這一數據遠低於140到220之間的平均週期太陽黑子數值。

然而，一篇2020年11月發表在太陽物理學雜誌上的文章預測則持有完全相反的觀點。其預測認為太陽黑子第25號週期的強度足以和有記錄以來的一些最高強度相比較。

因此我們也只能靜觀其接下來的幾個月或幾年間會發生什麼。但即使它真的是低於平均水平強度的太陽週期，這也不意味著沒有風險發生太空極端天氣。“太陽對我們日常生活的影響是真實且實際的。太空氣候預報中心可以24小時、每週7天、365天每年都有員工在崗，這正是因為太陽總會為我們提供可以預測的東西。” 太空氣候預報中心的太陽物理學家道格·比塞克（Doug Biesecker）如此說道。

BY: Joe Rao

FY: zekki