為什麼太陽活動是11年周期?太陽運動終於揭示了黑子的內部運作!

2020-11-26 騰訊網

太陽活動遵循11年的周期，在一個太陽周期的過程中，太陽的磁力活動來來去去。在太陽活動高峰期，太陽表面會出現大的太陽黑子和活動區。壯觀的熱等離子體環路貫穿太陽大氣層，噴發的粒子和輻射射入星際空間。在太陽活動最小的時候，太陽會相當平靜。所謂的蝴蝶圖中出現了驚人的規律性，它描述了太陽黑子在時間-緯度圖中的位置，在太陽周期開始時，太陽黑子在中緯度出現。

隨著周期的推進，它們會越來越接近赤道。為了解釋這張「蝴蝶圖」，太陽物理學家懷疑深磁場是被大範圍氣流帶向赤道的。新研究的第一作者、馬克斯·普朗克學會主任Laurent Gizon教授說：在一個太陽周期的過程中，經向流起了傳送帶的作用，它拖著磁場前進，並設定太陽周期的周期。觀察太陽內部的幾何形狀和運動幅度對於理解太陽磁場必不可少，為此，研究團隊利用日震學繪製了太陽表面下的等離子體流圖。

日震學之於太陽物理學就像地震學之於地球物理學，日震學家使用聲波探測太陽內部，與地球物理學家使用地震探測地球內部的方式非常相似。太陽聲波的周期接近5分鐘，由近地表對流持續激發。與太陽聲波相關的運動可以通過宇宙飛船上或地面上的望遠鏡在太陽表面進行測量。在這項研究中，研究團隊使用了對表面聲波的觀測，這些聲波在太陽內部以南北方向傳播。

這些波受到經向氣流的擾動：它們沿流傳播的速度比逆流傳播的速度快。這些非常小的旅行時間擾動(不到1秒)被非常仔細地測量，並被解釋為使用數學建模和計算機來推斷經向流。因為它很小，所以在太陽內部很難看到經向流。經向流動比其他運動成分慢得多，比如太陽的差動旋轉，整個對流區的經向氣流不超過太陽表面最大值每小時50公裡。為了降低日震測量中的噪音水平，有必要在很長一段時間內對測量結果進行平均。

22年的環路時間

科學家首次分析了兩個獨立的超長時間序列數據，其中一個是由SOHO提供。這是太空中最古老的太陽天文臺，由歐空局和NASA運營，SOHO的麥可遜都卜勒成像儀(MDI)採集數據涵蓋了從1996年到2011年，第二個獨立的數據集是由全球振蕩網絡集團(GONG)提供，結合了美國、澳大利亞、印度、西班牙和智利的六臺地面太陽望遠鏡，自1995年以來提供了幾乎連續的太陽觀測。

國際太陽物理界提供了涵蓋過去兩個太陽周期的多個數據集，這是值得稱讚的。這使得在很長一段時間內進行平均和比較答案成為可能，這對於驗證推論是絕對必要的。研究團隊發現，對流區底部氣流是向赤道方向流動的，速度只有每小時15公裡(運行速度)。太陽表面氣流是向極地流動的，最高可達每小時50公裡。總體情況是，等離子體在每個半球都繞著一個巨大的環路運行。

值得注意的是，等離子體完成環路所需的時間約為22年，這為太陽的11年周期提供了物理解釋。此外，正如蝴蝶圖所示，太陽黑子隨著太陽周期的推進而出現在更靠近赤道的地方。總而言之，研究支持這樣一個基本觀點，即太陽黑子出現的位置，向赤道漂移是由於潛在的經向流動。為什麼太陽經向流看起來是這樣的，以及經向流在控制其他恆星上的磁場活動方面起到了什麼作用，這還有待理解。

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  • 太陽黑子周期
    太陽黑子很少單獨活動，通常是成群出現。倘若能把黑子單獨取出，一個大黑子便可以發出相當於滿月的光芒。日面上黑子出現的情況不斷變化，這種變化反映了太陽輻射能量的變化，太陽黑子的數量越多，代表太陽越活躍。太陽黑子的變化存在複雜的周期現象，天文學家從公元1610年起開始有系統地觀察太陽黑子的數量變化，發現太陽黑子活動有11年的周期，他們把這11年的周期稱為太陽活動周期。
  • 太陽黑子進入新活動周期
    2月23日，青島觀象臺發布了2008年太陽黑子相對數，去年曾連續3個月未出現過太陽黑子。而據介紹，今年起，「太陽活動」進入第24個高峰周期，青島觀象臺堅持每天觀測，以預報其爆發期的到來，提醒相關部門做好防範。
  • 兩個新太陽黑子出現!新一輪太陽活動周期即將開始
    太陽動力學觀測臺是一顆衛星，它在距地球表面35000多公裡的地球同步軌道上對太陽內外進行著監視。這是自2019年11月以來首次觀察到的重要太陽黑子，這預示著一個新太陽黑子周期的開始，這個周期被稱為太陽周期25，或SC25，這個周期預計將會在大約五年內達到一個新的磁活動高峰。
  • 太陽上的「終結者」引發等離子體海嘯,並將開始新的太陽周期!
    這些新發現讓我們對太陽黑子周期的神秘時間（11年）有了更深入了解。太陽黑子周期特徵是太陽表面太陽黑子活動的增減。雖然科學家們早就知道這些周期會持續大約11年，但要準確預測一個周期何時結束、下一個周期何時開始一直是個挑戰。新的研究可能會改變這一狀況，在其中一項研究中，科學家們能夠確定清楚標誌著太陽黑子周期結束的「終結者」事件。
  • 太陽黑子周期與2020年投資思路
    自然科學研究發現，太陽黑子活動周期是11至12年，目前已經臨近不活躍年，最近一個不活躍年在2019年至2020年。那麼什麼是太陽黑子，太陽黑子活動周期變化會對我們產生哪些影響呢？1843年，德國藥劑師施瓦貝（H．S.Schwabe），通過他自己對太陽黑子二十餘年的觀測記錄，發現太陽黑子的消長有一個10年左右的周期。1848年沃爾夫（J.R.Wolf)引入太陽黑子相對數，並將逐月黑子相對數推算到1749年，從而肯定地指出太陽黑子活動的周期平均長度為11．1年。二百多年來太陽黑子數的變化明顯地保持了平均11年左右的周期性。
  • 做好準備,2020年太陽活動周期即將到來!
    太陽黑子說起太陽黑子，很多人並不陌生，我們知道在觀測太陽的時候，表面有時會出現一些相對較暗的區域，它是磁場聚集的地方，這就是太陽黑子。黑子聚集較多的時候，其他太陽活動現象也會比較頻繁。太陽活動平均以11年為周期，這一周期可能導致劇烈的太空天氣異常，可能會破壞地球上的通訊和電網，因此我們需要注意出行安全。
  • 太陽黑子周期跟經濟周期的關係
    黑子出現頻率最高時，稱之為太陽極大期（Solar Maxima ），黑子出現頻率最低時，謂之太陽極小期（Solar Minima），通常周期是11年。當太陽處於極大期，表面會布滿黑子，噴出閃焰，將數十億噸帶電氣雲拋入太空中，造成停電，通訊中斷，GPS接收器故障，南北極頻頻出現極光。
  • 2019年太陽黑子缺席280多天,最近新周期的太陽黑子出現!
    太陽黑子的活動周期大約是11年，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，前面有連續40天沒出現太陽黑子，在12月25日，太陽南半球出現兩個新的太陽黑子，預示著第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。
  • 科學家重修太陽黑子記錄
    太陽黑子的活動周期為11年。圖片來源：NASA/SDO/HMI　　天文學家終於糾正了一個涉及到科學史上最長觀測記錄的令人尷尬的矛盾：關於太陽黑子活動的數據可以回溯到4個世紀之前。這項研究對於理解太陽曾經如何以及仍將如何影響地球上的生命具有重要意義。　　值得注意的是，修訂後的太陽黑子統計結果表明，太陽活動在最近幾十年並未像人們曾經以為的那樣變得頻繁。
  • 太陽是如何運作的
    太陽的所有主要特徵都可以用產生能量的核反應、氣體運動產生的磁場和巨大的引力來解釋。太陽的內部：核心。2003年10月28日，太陽黑子486爆發了一次強烈的太陽耀斑核心從中心開始，向外延伸，覆蓋太陽半徑的25%。
  • 日冕、太陽黑子、太陽耀斑、磁暴、太陽風與太陽有關的活動
    日冕是太陽大氣的最外層，由高溫、低密度的等離子體組成。亮度微弱，在白光中的總亮度比太陽圓面亮度的百分之一還低，相當於滿月的亮度，因此只有在日全食時才能展現其光彩，平時觀測則要使用專門的日冕儀。日冕的溫度高達上百萬攝氏度，其大小和形狀與太陽活動有關，在太陽活動極大年時，日冕接近圓形；在太陽寧靜年則呈橢圓形。
  • 太陽黑子是什麼?
    關於太陽黑子周期    太陽黑子被認為是日面活動的主體，黑子相對數的變化常被作為表示太陽活動強弱的一種重要指標。人們不斷研究黑子相對數序列，不僅是為了更深入地認識其變化規律，也是為了加強對包括預報黑子相對數在內的太陽活動預報，以對太陽活動對日地環境、天氣、氣候的變化及某些自然災害的影響有所準備。    有天文常識的人都會知道，通常認為太陽活動周期的長度平均是11年。
  • 人在太陽黑子活動高峰期為什麼容易患病？
    我們知道，太陽表面溫度是不一一樣的，有的地方溫度高，有的地方溫度低。當太陽中心區域的溫度比周圍區域低1500攝氏度左右時，這個區域看上去就比周圍區域暗，如同一個光亮的圓面上出現斑斑點點的黑色斑點，人們就稱它為「太陽黑子」。太陽黑子的數量有時多，有時少，其變化是很有規律的，一般每11年為一個周期。
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    你知道太陽黑子能提前預測嗎？上周，2020年11月18日，國家太陽天文臺（NSO）——總部設在博爾德——的科學家們預測一個新的大型太陽黑子群將於這周出現，在美國正好出現在一年一度的感恩節。上圖顯示了黑子，正如所料，它現世了，名為AR2786。
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