眾所周知,太陽是地球上光和熱的源泉,有了陽光,植物才能進行光合作用;有了陽光,我們人類才能在溫暖中不斷繁衍生息……太陽是地球上光和熱的主要來源,實際上無時無刻不再發生劇烈的活動,其中22億分之一的能量輻射到地球。
太陽的臉上有時會長出一顆一顆的「小黑痣」,太陽臉上的「小黑痣」,其實叫做太陽黑子。太陽黑子是在太陽的光球層上發生的一種太陽活動。太陽黑子是磁場聚集的地方,黑子是太陽表面可以看到的最突出的現象。一個中等大小的黑子大概和地球的大小差不多。
在我國史書上有著豐富的黑子目視記錄,僅正史上就有100多次。現在公認的世界上第一次明確的黑子記錄是公元前28年我國漢朝人所觀測到的。在《漢書·五行志》裡是這樣記載的:「成帝河平元年三月乙未,日出黃,有黑氣,大如錢,居日中央」。在中國古代神話裡,紅日中央有一隻黑色的三足烏鴉,黑烏鴉蹲居在紅日中央周圍是金光閃爍的「紅光」,故稱「金烏」。
在西方,太陽黑子長期被忽視。亞里斯多德也認為太陽是完美無缺的,因而太陽上不會有黑點的觀點一致持續到17世紀。公元1610年,義大利天文學家伽利略首次用望遠鏡看到了太陽黑子,發現黑子是太陽表面非常普遍的現象。
用天文望遠鏡對它觀測時,常常可以發現:在光球層的表面有的明亮有的深暗。這種明暗斑點是由於這裡的溫度高低不同而形成的,比較深暗的斑點叫做「太陽黑子」,比較明亮的斑點叫做「光斑」。黑子多的時候,其他太陽活動現象也會比較頻繁。
按照由裡往外的順序,太陽是由核心、輻射區、對流層、光球層、色球層、日冕層構成。光球層之下稱為太陽內部;光球層之上稱為太陽大氣. 光球層才是肉眼可見的。
黑子出現在太陽光球層,耀斑和日珥出現在太陽色球層,太陽的轉攪動磁場,導致太陽表面溫度不均,形成太陽黑子,太陽黑子中伸出由磁力線構成的日珥,日珥的相互撞擊形成耀斑,拋出帶電粒子。太陽風從太陽核反應區內形成,從太陽日冕層的冕洞中噴出,發射遍布內、外太陽系。
太陽大氣中充滿著磁場,磁場結構越複雜,越容易儲存更多的磁能。當強磁場浮現到太陽表面,該區域的背景溫度緩慢地從6000攝氏度降至4000攝氏度,這時該區域以暗點形式出現在太陽表面,形成了所謂的太陽黑子。在黑子中心最黑的部分被稱作本影,本影是磁場最強的區域。本影周圍不太黑、呈條紋狀的區域被稱為半影。黑子隨太陽表面一起旋轉。
絕大多數的太陽爆發活動現象也發生在黑子上空的大氣中。因此,從太陽大氣低層至高層,以黑子為核心形成一個活動中心——太陽活動區。黑子既是活動區的核心,也是活動區最明顯的標誌。常在黑子群上空突然出現迅速發展的耀斑。太陽大氣中充滿著磁場,磁場結構越複雜,越容易儲存更多的磁能。當儲存在磁場中的磁能過多時,會通過太陽爆發活動釋放能量,太陽黑子形成的耀斑即是太陽爆發活動的一種形式。太陽風是帶電粒子的一種近乎強勁的外溢。它們從太陽的日冕釋放到行星際空間。由於太陽風中的氣團主要內容是帶電等離子體,並以每小時150 萬到300 萬公裡的速度闖入太空,因此它會對地球的空間環境產生巨大的衝擊。這些微粒主要是質子和電子,它們以每秒200—900千米的速度在地球軌道附近移動。其密度雖低,但還能和地球的*磁層相互影響。
太陽會在太陽黑子活動的高峰時產生太陽風暴,它是太陽因能量的增加而使得身活動加強,從而向廣袤的空間釋放出大量帶電粒子所形成的高速粒子流,科學家把這一現象比喻為太陽打「噴嚏」。太陽活動對地球的影響非常大,在太陽活動頻繁的時候,太陽黑子也會成群出現,並對地球磁場產生影響,磁暴使得指南針失效,甚至會干擾到鳥類的方向識別,無線電通訊也將受到影響。
長期的觀測發現,大多數耀斑都發生在黑子群的上空,且黑子群的結構和磁場極性越複雜,發生大耀斑的機率越高。平均而言,一個正常發展的黑子群幾乎幾小時就會產生一個耀斑,不過真正對地球有強烈影響的耀斑則很少。可以說沒有太陽黑子,就不會有太陽耀斑,兩者關係密切,.黑子可以存活上月、上年之久。耀斑卻只維持幾分鐘到幾十分鐘。如果說黑子是長時間的排兵布陣,那耀斑就是最後的激烈決戰。
耀斑是太陽上的強烈的活動現象。耀斑的最大特點是來勢猛、能量大,發生很突然、消失又很快。耀斑-般只存在幾分鐘、十幾分鐘,極個別的能持續幾個小時。在短短的一二十分鐘內,耀斑釋放出的能量,相當於地球上十萬至百萬次強火山爆發的能量總和,真可謂驚天動地。能量大多是紫外輻射,也發出強X射線,還有宇宙線和非高能粒子。所釋放的能量極大,最大可達到1025焦耳,相當於百萬噸級氫彈威力的100億倍。耀斑產生在日冕的低層,下降到色球層。耀斑與太陽黑子存在密切關係,在大的黑子群上面,很容易出現耀斑。小型耀斑伴隨著太陽黑子的出現經常能見到;但特大耀斑只有在太陽活動峰年時才可能出現。
日珥是發生在太陽色球層的一種活動現象。日全食的時候,可以看到在"黑太陽"的周圍有一個紅色的光環,那就是太陽的色球層。色球層上時常會竄出一束束很高的火柱,這些火柱就叫做日珥。日珥十分美麗壯觀。日珥出現時,大氣層的色球酷似燃燒著的草原,玫瑰紅色的舌狀氣體如烈火升騰,綽約多姿,變化萬千,形狀千姿百態,有的如浮雲,有的似拱橋,有的像圓環,有的似彩虹,有的像噴泉,有的酷似團團草叢,有的美如節日禮花,而整體看它們的形狀恰似貼附在太陽邊緣的耳環,由此得名為「日珥」。日珥是非常奇特的太陽活動現象,其溫度在5000~8000K之間,大多數日珥物質升到一定高度後,慢慢地降落到日面上,但也有一些日珥物質漂浮在溫度高達200萬K的日冕低層,即不附落,也不瓦解,就像爐火熊熊的煉鋼爐內居然有一塊不化的冰一樣奇怪,而且,日珥物質的密度比日冕高出1000~10000倍,兩者居然能共存幾個月,實在令人費解。
太陽黑子其實並不黑,只不過由於它比周圍的溫度低,看起來顯得黑些罷了。黑子的大小相差懸殊,大的直徑可達20萬千米,比地球的直徑還要大得多;小的直徑只有1000千米。黑子的壽命也很不相同,最短的小黑子壽命只有兩三個小時,最長的大黑子壽命大約有幾十天。黑子的形成和消失要經歷幾天到幾個星期不等。當強磁場浮現到太陽表面,該區域的背景溫度緩慢地從6000攝氏度降至4000攝氏度,這時該區域以暗點形式出現在太陽表面黑子隨太陽表面一起旋轉,大約經過27天完成一次自轉。
太陽黑子在日面上的大小、多少、位置和形態等,每天都不同。長期觀測太陽黑子就會發現,有的年份黑子多,有的年份黑子少,有時甚至幾天,幾十天日面上都沒有黑子。天文學家們早就注意到,太陽黑子從最多或最少的年份到下一次最多或最少的年份,大約相隔11年。也就是說,太陽黑子有平均11年的活動周期,這也是整個太陽的活動周期。天文學上規定,太陽黑子周期數從1755年開始數起,比如2008年到2019年就是第24個太陽活動周期;需要注意的是,太陽黑子的平均周期(11年)只是反應整體上的一個規律,實際周期和太陽活動有關,有時候周期可能長達13年,有時候又縮減為9年天文學家把太陽黑子最多的年份稱之為「太陽活動峰年」,把太陽黑子最少的年份稱之為「太陽活動谷年」。太陽活動極小期」--- 指在兩個太陽活動周期之間黑子活動最不活躍的時期。
在2012年,日本科學家發布了一條數據,說太陽黑子在太陽南北半球出現異常,可能會引發太陽磁極的顛倒,由於太陽磁極顛倒和地球歷史上的冰河期有關,所以推測,太陽黑子會進入低谷期,地球可能將進入小冰河期。英國《每日郵報》網站6月15日報導,科學家稱太陽正在迎來一次罕見的「休眠期」,到2020年之後太陽黑子可能持續消失幾年甚至幾十年的時間,而這有可能使地球出現一次迷你冰川期。科學家的警示的確應該注意,歷史上是出現過類似的異常的,但是一切還是要看太陽公公的臉色。
太陽黑子的活動周期大約是11年,2020年前後也就是這個太陽周期的谷底,目前正處於太陽黑子活動的空隙期,而且已經接近尾聲;在2019年內有288天沒有出現太陽黑子,2020年有262天沒出現太陽黑子,可以看到,在2019年有288天沒有出現太陽黑子,在太陽黑子缺席的歷史上,屬於第二長的時段,排第一的是1913年,太陽黑子缺席天數高達311天。不過沉寂很長時間後,在2019年12月25日,太陽南半球出現兩個新的太陽黑子,在2019年12月25日,天文觀測發現兩個太陽黑子,其中一個南半球的太陽黑子,磁場極性和舊的第24周期太陽黑子完全相反,說明這是一個全新周期的太陽黑子,太陽正在逐漸進入第25個太陽黑子周期。
太陽磁場有南極和北極,極點可以相互轉換位置,北變南、南變北,平均持續大約11年。當活動最高時,磁場翻轉發生在每個太陽周期的峰值,即太陽活動最大值。翻轉後,活動減慢直至達到最低太陽活動強度,然後開始新的周期。當在太陽表面中出現新的磁極性與前一個周期的黑子相反時,就認為新的太陽周期開始了。但由於黑子的數量每天和每周都在波動,因此科學家需要幾個月的時間來確認。第24個太陽周期被確定於2019年12月結束,該周期的平均黑子數達到最小值,新周期的第一個黑子開始出現。
太陽公公臉色好轉,讓人們的懸著的心放了下來,新太陽黑子的出現,說明太陽活動的最小值不會一直持續下去,在接下來的幾年內,太陽活動將逐漸增強,第25個太陽黑子活動周期的到來,預計會在2025年7月達到頂峰。
太陽活動對流感爆發的影響人們早就發現。在太陽黑子谷年,太陽活動減弱,輻射出的紫外線也減弱,這有利於微生物和病毒的滋生和繁殖(舊病毒復發);在太陽黑子峰年,太陽活動增強,輻射出的紫外線增加,有利於微生物和病毒的基因變異(新病毒產生)。這是流感大流行一定發生在太陽黑子極值年的原因。由於在太陽黑子峰年爆發的流感大流行起因於病毒基因變異,所以強度大,危害重,如1918-1919年、1957-1958年和1968-1969年;由於太陽黑子谷年的流感大流行起因於舊病毒復發,所以強度小,危害輕,如1900年和1977年。這是後兩次流感大流行被人們忽略的原因。
我國的冬季為前一年12月到次年2月,是一年中紫外線最低值時期。說明流感高峰與低溫和紫外線低值有關。 SARS事件從2002年12月5日或6日開始至2003年7月13日,共歷時約8個月,爆發於紫外線冬季低值,消失於紫外線夏季高值。疫情發展速度快。 2019年冠狀病毒疫情發展迅猛,趨勢近似於SARS事件。2019年以來,地球發生了很多奇妙的變化,新冠肺炎、美國流感、磁場偏移、地震、火山、山火、洪水、蝗災等等災難不斷,與太陽黑子極小值密切相關。
值得一提的是,始於2008年12月的第24個太陽周期則是大約一個世紀以來最弱的太陽周期。在第24個太陽活動周期裡,儘管太陽仍然保持活動時刻,但總的來說,即使在2014年4月太陽活動最高峰期間,太陽黑子的數量也遠低於平均水平。這就是一些科學家推測我們正處於「大極小期」的原因。但萬事萬物物極必反,否極泰來,隨著第25個太陽黑子活動周期的到來,太陽公公的心情好轉,陽關所到之處,黑暗無所遁形,病毒也將無法肆虐,疫情終將過去,春天已經不遠。