太陽活動高峰年百年最弱 黑子或迎持續最低活動期

 

天文望遠鏡觀測到的太陽黑子

1970年以來太陽磁場的變化情況

　　新聞背景

　　自7月中旬以來，太陽活動一反常態，太陽黑子數在逐漸減少。在7月18日當天，黑子更像是在躲貓貓，在太陽表面消失了，整個太陽顯得異常平靜。

　　目前，太陽正處在第24活動周的高峰年，其活動理應處於最活躍的時期。然而，太陽活動強度明顯不及上一個活動周，甚至出現太陽表面連黑子都沒有了這種罕見現象。

　　這個太陽活動高峰年百年來最弱

　　太陽黑子是在太陽的光球層上發生的一種太陽活動，是太陽活動中最基本、最明顯的現象。它實際上是太陽表面一種熾熱氣體的巨大漩渦，像是一個淺盤，中間下凹，溫度比光球層表面的溫度低1000℃到2000℃，所以看起來比較「黑」。「它是太陽耀斑、日冕物質拋射等太陽活動的發源地。」 國家空間天氣監測預警中心首席預報員薛炳森介紹。

　　早在公元前140年左右，人類就開始有了對太陽黑子的目測記錄，只是當時人們並不知道那代表的是什麼。直到一百多年前，英國人卡靈頓觀測到一個黑子區的大爆發並將它記錄下來，太陽黑子的神秘面紗才逐漸被揭開。由此，科學家們開始真正地研究起黑子來，並發現了其平均活動周期為11年。

　　「對於太陽活動的強弱來說，最直觀的就是太陽表面黑子數的多少。」薛炳森說道。黑子活動存在11年的周期，在開始的4年左右時間裡，黑子不斷產生，越來越多，黑子數不斷上升，太陽活動不斷加劇，在黑子數達到極大的那一年，太陽活動事件也比較劇烈，稱為太陽活動峰年。在隨後的7年左右時間裡，黑子數逐漸減少，太陽活動逐漸減弱，黑子數極小的那一年稱為太陽活動谷年。2014年是太陽第24活動周的高峰年。

　　「目前，統計數據也證實了太陽黑子的確與太陽活動存在正相關性。」薛炳森稱。例如，太陽耀斑和日冕物質噴發的次數在太陽活動峰年顯著增加，這就是太陽黑子這個「基地」擴張的結果。根據國家空間天氣監測預警中心監測顯示，目前的黑子數平滑月均值最大約為75，而上世紀50年代以來的幾個活動周高峰年，數值均超過了100，單從黑子數的角度來看，太陽第24活動周黑子數是近百年來最少的。

　　一般來說，在太陽活動周高峰年，太陽都會爆發大耀斑、太陽質子事件等，對人類生產生活產生一定影響。但是到目前為止，太陽第24活動周還沒有出現影響人類活動的災害性空間天氣事件。在太陽第23活動周的時候，2003年10月，太陽打了一個「噴嚏」，黑子劇烈爆發，南非部分地區因此失去電力供應，日本的一架衛星也因此與地面失去了聯繫。1989年3月13日，在太陽第22活動周高峰年期間，黑子活動引發的強磁暴使加拿大魁北克的電網受到嚴重衝擊，致使魁北克供電中斷了9個小時，數百萬居民生活受到影響。以太陽風暴為例，反映地磁場受到影響的Ap指數來看，截至8月7日，在太陽第24活動周Ap指數最大值只有67，而第23周，最大的Ap指數則達到了189，這也難怪第24周還沒有太陽爆發影響的新聞。

　　太陽黑子數減少是一種自然現象

　　其實，早在2010年，也就是太陽第24活動周剛開始的時候，就有科學家預測到未來太陽活動的反常現象，黑子數將越來越少，太陽活動將變得越來越弱，而且強度有所減弱。薛炳森介紹：「2006年以前，科學家對太陽第24活動周強度的預測分歧很大。由於太陽第23活動周強度很強，多數科學家認為本活動周太陽活動也會很強。」

　　最終，「唱衰」第24活動周的觀點得到了印證，太陽第24活動周強度很弱。目前，國際上，科學家對太陽活動的預報的方法大致分為三類，一是分析統計，根據以前太陽活動周的變化趨勢，應用先進的數學工具進行計算；二是根據相關的先兆特徵分析，如地磁指數的最小值與下一活動周的太陽黑子數大小存在很工整的統計關係；三是太陽磁場的特徵，太陽活動低年時，高緯度磁場強度對下一周的太陽黑子極大值有決定作用，這也是與黑子形成機制密切相關的參數。薛炳森表示：「總之，由於歷史資料積累不夠、太陽活動形成機制的了解缺失、觀測手段匱乏等條件限制，太陽活動長期預報結果發散性很強，主觀成分很大。」

　　對於黑子數為何減少以及如何預報太陽活動的強弱，薛炳森表示：「我們必須正視人類對太陽活動以及黑子數量的記錄，而且對其科學機理的認識也尚不完全清楚。」眾所周知，太陽已經45億歲了，而人類關於其的記錄也不過百年，這與太陽存在時間相比太短了，並不足以建立描述太陽活動能夠變化的完整特徵；其次，太陽黑子數只是太陽活動的一種表現，需要形成更多物理意義更加明確的指標。

　　雖然人類對太陽活動及其黑子變化的機理尚不清楚、預報預測方法也處於百家爭鳴的階段，但不容置疑的是，這種現象是正常的。薛炳森介紹：「在1310年到1370年，1645年到1715年。太陽黑子的數量大約只相當於正常年份的千分之一，也並沒有對人們的生活造成多麼嚴重的影響。」

　　太陽或迎持續最低活動期

　　有科學家指出，如果這種情況繼續發展下去，太陽將沉入超長的最低活動期。薛炳森說：「從上世紀80年代以來，太陽表面總磁場的大小一直處於下降趨勢，而太陽磁場是黑子的大小和多少的決定因素，照這個規律發展下去，太陽第25活動周黑子數將會更少，太陽活動也更弱，科學家關於太陽活動趨勢的預測有可能被言中。」

　　儘管科學家們對此意見尚未統一，這種現象出現的原因也沒有定論，但歷史告訴我們，這一切都是正常的。不過也有網友對此表示出擔憂：「太陽活動弱了，黑子數減少了，我們人類是否將會受到影響？」「聽說如果這樣繼續下去，地球將變得寒冷起來？」

　　「太陽是地球能源的提供者，能量來自太陽內部核反應。太陽活動只是太陽大氣中的擾動過程，是太陽內部活動的表現，其本身對太陽自身的演化影響微乎其微，這就如同地球的磁場，也會有一些短時變化。」薛炳森表示。

　　目前科學界仍然在探討太陽黑子周期是如何影響全球氣溫的。有人認為地球將進入所謂的小冰河期，有人稱會在2020年之前，有人則稱會更早。其實，小冰河期的出現及太陽黑子的消失都是太陽異常的一種表現，只是當時還沒有太陽精密光譜的探測手段，因此人們主觀地認為黑子的急劇減少是天氣變冷的元兇。近期的監測顯示，儘管太陽磁場弱，太陽黑子少，影響氣候的太陽常數變化不大，地球的反應輕微，也就是說，我們可以通過更直接的觀測和分析判斷氣候的演化趨勢。薛炳森說：「不管怎樣，地球氣候的變化與太陽活動確實存在一定聯繫，但『看黑子識天氣』就有點過了。」

　　事實上，太陽活動對人類生產生活的影響主要是其產生的事件對地球磁場的影響，幹擾我們的通訊技術包括收發電子郵件和使用手機，也會影響到依賴衛星的通信技術，比如網際網路、電視、遠程教育、工業、全球定位系統、國防和天氣監測設備等。薛炳森稱：「太陽活動減弱對於我們人類來說也算是一件好事，衛星更安全了，通訊導航的幹擾也少了。這樣的話，極光發生的概率就會減小，旅遊者較為鬱悶而已。」

　　小貼士

　　中國具有世界上

　　最早的黑子記錄

　　兩千多年前的《漢書五行志》被認為是最早的黑子觀測記錄。

　　1609年望遠鏡被發明以來，黑子便有了準確的觀測，尤其是1749年開始，蘇黎世天文臺開展了太陽黑子的日常觀測。1843年德國天文學家史瓦貝發現黑子數隨時間呈現準周期變化，其周期約為11年左右。一個太陽活動周定義為從一個太陽穀年到下一個太陽穀年。目前，科學界已經達成共識，將1755年至1766年這11年間編號為太陽第一個活動周。2008年底左右，太陽開始了其第24活動周。