天地之靈,源於日輪|太陽黑子周期
2021-01-19 其祺封面：趙無極 《4.4.85》
臺灣羅芙奧2011年秋拍 成交價：4432萬港元
天地之靈，源於日輪。今日談太陽黑子周期。
內容導讀：一、太陽黑子周期；二、氣候影響；三、經濟意義；四、周期位置；
一、太陽黑子周期
太陽黑子理論由英國經濟學家傑文斯（W.S. Jevons）於1875年提出，他把經濟周期的波動性歸因於太陽黑子的周期性變化。
太陽黑子（亦稱日斑）是太陽光球（指太陽大氣最低的一層，即一般用白光觀測到的太陽表面）上的臨時現象。主流理論認為，它們是由高密度的磁性活動抑制了對流的激烈活動造成的，其表面形成溫度降低的區域後，在可見光下呈現比周圍較高溫區域黑暗的斑點。
P1: 太陽黑子群-活動區AR2192 by:NASA
太陽黑子相對數又稱沃爾夫黑子相對數，由瑞士蘇黎世天文臺的沃爾夫（J.R. Wolf）於1849年提出，是用來表示太陽黑子活動程度的一種指數。
太陽黑子相對數的定義為：R=K（10g+f），式中R為黑子相對數，g為日面上觀測到的黑子群數目，f為觀測到的單個黑子的總數，K為轉換因子。沃爾夫取K=1，K值可隨觀測者所在地點、所用儀器、觀測方法、觀測技術和天氣能見度而異。
太陽黑子周期是在觀測黑子數量時的一項重大發現。太陽黑子周期分為11年的施瓦貝循環、22年的海爾循環以及55年的吉村循環。
1）太陽黑子的11年周期：施瓦貝循環
1843年，德國的天文愛好者施瓦貝通過自己在1826年到1843年間的日常黑子觀測，首次發現太陽黑子存在11年左右的周期變化。1875年，英國經濟學家傑文斯在論文《商業危機和太陽黑子》中指出了10.45年的太陽黑子相對數的施瓦貝循環，與1721-1857年歐洲經濟危機周期的10.466相符。
如圖1，三百多年以來，太陽黑子相對數保持了11年左右的周期循環。以太陽黑子數最少的年份開始算作一個循環，可以看到在每一個周期中，太陽黑子相對數在3-5年中增加，達到峰值，而後在5-7年中減小，達到谷值。
2）太陽黑子的22年周期：海爾循環
在20世紀，美國的海爾在11年施瓦貝循環的基礎上，考慮到太陽磁場的南北兩極每11年變換一次，因此完整的太陽黑子周期應為22年。
如圖2，通過太陽黑子的磁極來劃分太陽黑子周期，可得到一個完整的22年太陽黑子周期。
3）太陽黑子的55年周期：吉村循環
1979年，太陽物理學家吉村宏和提出了太陽黑子的55年周期，是由各個11年周期和振幅之間形成的55年大周期，又被稱為吉村循環。繪製吉村循環的方法是連接每個大周期內的峰值和谷值，再根據水平對稱軸翻轉圖像，這一步操作的原因是吉村循環是反向刻度。
如圖3，每一個55年大周期均從黑子相對數數量最少的年份開始，即從谷值開始，經過23-34年達到峰值，再經過19-32年達到谷值，以此構成了一個完整的吉村循環。
二、氣候影響
當太陽黑子數量增加時，太陽活動的爆發更加頻繁。爆發活動中的粒子和電磁波與地球磁場及大氣相互作用，通過以下三種途徑的方式對地球氣候造成影響：
1）通過改變大氣電離度影響氣候，造成大氣的南北交換更加頻繁，引起全球雲層和降雨量增加。
2）通過熱輻射影響氣候，即大氣吸收的輻射量增加，導致臭氧量和分布發生改變，影響平流層溫度場和大氣環流。
3）通過地磁場的變化影響氣候，地磁場變化影響地球的自轉速度，通過大氣和海洋角動量的交換引起大氣和海洋環流的變化。
綜上，太陽活動活躍時，會使得地球氣溫升高，降雨量增多。由此可見地球氣候的周期受太陽黑子的周期影響，而氣候的周期變化會影響農業收成，農業的收成又會影響整個經濟。
三、經濟意義
傳統的農業社會以農業為經濟主導，所以在太陽黑子的作用下呈現出明顯的周期性特徵。我們看到的是一個經濟被「熨平」的社會，工業經濟裡產生的央行們，例如美聯儲和中國央行，就是為了用貨幣政策以及其他的政策去「熨平」經濟周期裡的波動。
雖然由農業傳導的經濟波動被「熨平」了，但是人類科學水平有限，太陽活動與自然萬物的關係、以及能產生多大的蝴蝶效應，我們無從得知。
不過，太陽黑子周期還是和某些宏觀經濟的變量保持著一定的相關性。直到今天，太陽黑子理論仍是金融學中的一個研究方向。作為影響資本市場的神秘力量之一，太陽黑子已經被用來指代外生的不確定性衝擊。
四、周期位置
從2019年3月14日到同年12月25日，太陽黑子消失了288天。從1755年人類正式記錄太陽活動以來，本次成為歷史上太陽黑子消失的第二長時段。而最長的一次太陽黑子消失是在1913年，有311天。
我們現在所處的第24個11年太陽活動周（CS24）的谷年，同時也是22年太陽黑子相對數海爾循環的中間坐標。此時太陽磁場的南北極會進行對調，之後正式進入新一輪的11年施瓦貝循環，即第25個太陽活動周（CS25）。
或許2020年註定不凡，那些未知的周期之美，成了太陽的秘密，被時光遺棄在宇宙歲月長河下。
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