经过了多年的研究,美国宇航局(NASA)和美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的科学家团队终于确认,我们的太阳已经进入到了它的第25个活动周期。值得注意的是,根据美国国家大气研究中心(NCAR)的研究,这或许是最近几个太阳活动周期中最强的一个。而这个预言,和NASA以及NOAA却是完全相反的。该中心的太阳物理学家Scott McIntosh对此非常有信心,他坚信NASA和NOAA的科学家们将在未来几年见证他的研究成果。
太阳的活动周期
目前我们知道,太阳的活动周期大约是11年,而这个周期和太阳磁场的变化密切相关。每过11年,太阳的磁南极和磁北极就会发生反转。直到现在,科学家们仍然没有找到太阳磁场反转的原因。科学家唯一知道的,就是太阳磁场的反转,通常只出现在磁场最弱的时候。而太阳磁场又影响着太阳活动,比如太阳黑子、耀斑以及日冕等等。在太阳磁场最弱的时候,这些太阳活动也会迎来一个相当不活跃的休眠期,这就是所谓的太阳活动的极小期。接下来,太阳会变得越来越活跃,太阳活动也越来越激烈,迎来它的极大期。在度过极大值后,太阳又会逐渐归于平静,迎来下一次磁场反转。每两次极小期之间经历的11年,就是一个太阳活动周期。
第25周期
太阳活动的极大期和极小期没有什么量化的标准,只能通过科学家对太阳活动的强度和数量进行观测来判断。而且,不同的太阳周期之间,极大期和极小期也不尽相同。此外,太阳的活动周期也不是绝对固定的,会有些变化。这意味着,除非极大期或极小期完全过去,我们根本无法确认太阳活动达到了极限。因此,科学家们必须要等到一个太阳活动周期完全结束后再确认一段时间,才知道这个周期已经过去。比如在最近一年,科学家们就一直在进行这些观测。直到今年9月份,NASA和NOAA的专家们才确定:太阳活动的第24个周期结束于2019年12月,我们确实已经进入到了有相关记录以来的第25个太阳活动周期。根据这两个部门的预测,第25个太阳活动周期应该相对比较安静,不会过于激烈。在2025年7月左右,太阳活动将会达到极大期,届时太阳黑子的数量预计在115个左右。实际上,在刚刚过去的第24个周期中,太阳活动也不是很剧烈,极大期间黑子数量为114个。对此NCAR的McIntosh表示不以为然,他的研究得出了相反的结论。
太阳活动周期与日冕亮点
2014年的时候,他和他的同事们就发表过一篇关于22年太阳周期的论文——等等,不是11年吗?怎么变成22年了?我们刚才说过,太阳磁场反转的时间是11年,但是还需要再过11年,也就是一共需要22年,磁场北极才会回到地理北极。只不过目前来看,太阳活动的强弱并不取决于它处于第一个11年还是第二个11年,所以我们通常把太阳活动周期看作是11年,但理论上22年才是一个完整的太阳磁场反转周期。在对一个完整的22年周期进行研究分析后,McIntosh发现了一些以前没有注意的事。在太阳活动中,有一种现象非常特别,叫做日冕亮点。这是日冕中的一种可以长期存在的小尺度高亮度结构,尤其在极紫外光波段非常明显。在22年的周期里,他发现太阳两极的日冕亮点会不断靠近赤道,然后彼此相遇,而这些亮点在太阳表面的移动过程,似乎与太阳黑子有密切的关系。由于两侧的日冕亮点极性相反,当它们在赤道附近会师的时候,就会相互抵消,他们将这个现象称为终结。研究人员认为,终结事件就是一个太阳磁场周期的终点,亦即下一个周期的起点。
时长&强度
和太阳周期不固定一样,每两次终结事件之间的间隔时长也不尽相同。而McIntosh等人的研究表明,两次终结事件之间相隔的时长,似乎与太阳周期的极大值强度之间有着一定的相关性。从终结事件的角度来看,有记录以来最长的太阳活动第4周期,一共持续了15年,接下来我们就进入到了从1790年延续到1830年的道尔顿极小期。在太阳活动第5周期,在峰值时,太阳黑子的数量也只有82个;而接下来第6周期的太阳黑子最多时更是只有可怜的81个,比第24周期少了1/3。另一方面,在那些相对更短一点的太阳周期过后,通常会迎来一个活跃的太阳周期,有的时候极大期太阳黑子数量甚至可以远远超过200个。相信大家已经敏锐地发现了其中可能存在的规律,正如马里兰大学巴尔的摩县的天文学家Bob Leamon向我们介绍的那样:“当我们追溯了270年内关于终结事件的记录时,我们发现终结事件之间隔得越久,下一个周期就越弱。反之,终结事件之间相隔时间越短,下一个太阳周期就会表现得越暴烈。”
(图片说明:研究团队发现的太阳周期时长与下一周期强度的关系)
研究人员接下来对太阳活动第23周期进行了分析,发现其持续时间达到了13年,相对比较长。而刚刚过去的第24周期也很明显,是一个相对不活跃的周期。而这个周期持续时间又很短,只有不到10年的时间。如果上面的那个规律是成立的,那么这就意味着已经到来的第25个太阳活动周期会很狂暴,并且在20年代中期迎来极大期。尽管这个预测和NASA以及NOAA的科学家们完全相反,但McIntosh显然对自己的预言非常有信心,并且已经拭目以待,准备在几年后的太阳活动极大期见证自己预言成真。
总结
不管谁是对的,我们都期待着科学家们早日对太阳的一切活动了解得一清二楚。尽管太阳是万物之源,但它的强烈辐射,尤其是在极大期的高能粒子对于地球来说是一个巨大的威胁,尤其是人类的电子设备及航天设备,每次都会首当其冲。目前看来,太阳的活动还不会强大到直接威胁地球生物,但没有理论支持,仅仅凭借以往经验来猜想,终究是叫人无法放心。只有完全搞清楚太阳的一切机制,才能知道它到底会不会在未来某一天和人类反目成仇。