大約在2000年前,我國古人第一次看見了太陽黑子,意識到太陽不是絕對亮的。
直到1818年,在擺脫了宗教絕對束縛之後,西方人也終於承認了太陽黑子的存在,並且開始系統地進行研究,並且思考這到底是什麼。
現在我們知道,和耀斑等現象一樣,太陽黑子也是太陽活動的一種。而太陽活動則是一種非常複雜的現象,它遵循著11年的周期,會有著強弱的波動起伏。從18世紀中葉到現在,我們的太陽已經經歷了24個這樣的周期。而在近些年,在結束了第24周期之後,我們的太陽似乎一直比較平靜,並沒有給地球帶來太多幹擾。
這樣的沉默終究是暫時的,新的太陽活動周期最終還是如約而至。根據美國宇航局(NASA)和美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)的專家們組成的科學團隊,他們在最近終於確認:我們現在已經進入了太陽活動第25周期,這個周期的開始時間是2019年12月。
當然,普通人是注意不到這個變化的,甚至像這樣的專家團隊也是在大半年後才「後知後覺」。這是因為我們需要對太陽進行持續的觀測,等到一個周期徹底結束之後,才能確定新的開始。然而一個周期的結束時太陽又不會跟我們打招呼,只能靠科學家觀測,這就需要延長一段觀測時間來確定臨界點,因此即使一個周期結束了,科學家也無法馬上得到結論。
(圖片說明:左圖拍攝於2014年4月,當時太陽處於第24周期極大值;右圖拍攝於2019年12月,是第24周期和25周期之間臨界的極小期)
在對比了8個月內太陽活動的數據後,科學家們才最終確定了太陽的「沉默」。實際上,今年5月份的時候NOAA就推測新的周期會出現在2020年4±6個月左右,這一次確認的時間也符合當初的推測。只有藉助專業設備,才能在太陽的高緯度地區看到少量的太陽黑子。
世界數據中心太陽黑子指數和長期太陽觀測項目的負責人Frédéric Clette介紹說:「這一點微小的黑子正是一個新周期開始和上升的標誌,因此我們對其進行了詳細的記錄研究,它們都是未來太陽巨型火焰的不明顯徵兆。如果想要確定兩個周期之間的臨界點,我們就要在數個月的時間內對它們的總體趨勢進行跟蹤。」
儘管我們能夠清楚地看到太陽活動,也把握了太陽11年的活動周期,但是這個周期的深層機制卻依然是個謎。如果我們把視野放在全宇宙,會發現其他的恆星也普遍有著類似的規律,只不過周期各不相同。它們的周期也都非常嚴格,科學家甚至誇張地比喻說:你可以拿著手錶來給它們的周期來對它們的明暗變化進行計時。
目前來說,科學家們普遍相信,太陽的活動周期大概和它的磁場變化有密切關聯。而磁場的變化,則來自於太陽內部等離子體在極其複雜的環境中以同樣複雜的流動方式所產生的電流變化導致的。
不得不說,這些等離子體的流動方式真的是難以捉摸,科學家們也一直致力於破解其中的謎題,其中有一種說法非常有趣。NASA的太陽科學家Lika Guhathakurta向我們介紹說:「必須要注意,當我們的太陽從極小期向第25周期的極大值過渡時,別忘了太陽活動絕對沒有停止,它只是像個鐘擺一樣在往復變化。」
(圖片說明:的日珥)
另外,科學家指出:雖然太陽活動的強弱遵循著11年的變化周期,但是從太陽的磁場來看,其變化周期則是22年。簡單來說:太陽磁場每11年會發生一次翻轉,兩極互換位置,在經歷11年間的互換之後,兩極就會回到22年前的位置上來。
太陽活動不僅從表面上看起來洶湧澎湃,實際上產生的影響也是極為巨大的。它會釋放出大量的輻射和高能粒子,這對於人類的電子設備、太空飛行器都有著巨大的影響。因此,科學家才會如此關注太陽活動的變化,以求更好地把握空間天氣,指導我們的太空飛行器更好地運行,獲得更長久的工作壽命。
理論上講,再過5年左右的時間,我們將會迎來11年一度的太陽活動極大期。在此期間,太陽活動將會非常劇烈,而我們從現在開始就要提高警惕,密切關注太陽的一舉一動。
(圖片說明:天文學家在特殊波段下拍攝的太陽)
在不同的周期,太陽的表現也不盡相同。已經到來的第25周期會不會非常劇烈,極大期會不會帶來巨大的破壞,目前不得而知。回顧上一個周期,太陽的活動相對平靜一點,但和更早的幾個周期相比,強度也有所提升。由此可見,太陽在最近幾十年裡一直相對平均,處於一個相對漫長的極小期。
不過,我們也不能因此放鬆對太陽的關注。NOAA空間天氣預測中心的太陽物理學家Doug Biesecker是本次研究的聯合負責人,他告訴我們:「僅僅憑藉著一個太陽周期沒有達到平均級別,也無法肯定極端天氣不會出現。太陽給我們的生活所帶來的影響是真實可見的,而且一直在。」
另外,還有人僅僅因為太陽活動的極小期,就誤認為是太陽在降溫,甚至提出了地球即將進入小冰河期。這件事更是無稽之談,二者之間沒有任何的聯繫。
的確,除非過於劇烈,否則太陽活動不會給我們的日常生活帶來太多的影響。地球的大氣層很好地保護了我們,讓我們免受太陽輻射的傷害。像1989年那樣太陽活動導致加拿大魁北克一些地區供電設備遭到破壞、斷電9個小時的現象,畢竟還是少數。
但是,對於離開大氣層的人來說,這樣的傷害就比較危險了。沒錯,那些太空人即使有太空衣的保護,依然遭受著比我們更加巨大的威脅。除了太空人之外,人類發射的衛星、空間探測器也都可能因此受到破壞。
總之,我們需要對可能到來的極大期未雨綢繆。太陽是個非常複雜的結構,破解太陽的各種謎題非常困難,但也是我們不得不完成的一項工作。否則,萬一哪天太陽真的來一次超級強烈的輻射,恐怕我們誰也逃不掉……