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太阳的活动经过长期的沉默,从2019年11月浮现的太阳黑子( ar2750 )开始,偶尔会有爆炸现象,这些现象可能意味着太阳正在进入新的活动周期——第25太阳周。

威力“软硬兼行”于地球

太阳的活动周期除了地球自转和公转引起的昼夜交替和四季变化外,还是对人类社会有巨大影响的另一个天文周期。 随着新闻时代的到来,太阳活动对人们生活的影响越来越广泛,越来越重要。 其中最明显的是太阳耀斑和日冕物质抛射等现象的影响,如干扰卫星通信、对洲际航班的影响,甚至是对电力互联网和石油输送管道的破坏。

“时而温柔时而暴躁,太阳活动周期“画风”迥异”

1989年3月,太阳爆炸事件使加拿大魁北克省的水电运输互联网瘫痪。 这种急剧的能量释放现象往往大量集中出现,集中出现的时间段被称为该太阳周的极大期。 例如,在刚刚过去的第二十四天的太阳周围,太阳每年会爆炸约四十个左右的米级以上的大耀斑,一个米级耀斑释放的能量相当于一亿个“少年”原子弹释放的能量。 在这个太阳周末结束时,2019年最大的火炬活动也只有c级,释放的能量只是m级火炬的十分之一左右。

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太阳活动带来的另一个“产品”——高能粒子“活化”了早期地球大气中稳定的氮气,参与了一系列化学反应,促进了稍重要的有机分子的合成,可能推动了早期生命的形成。

周期的长度不同,黑子的数量也不同

人们把始于1755年的太阳周作为第一周期进行计数。 19世纪开始了太阳黑子的统计研究,发现太阳黑子数平均有11年左右的准周期。 根据太阳周的不同,时间和活动性也会有差异。 从时间上看,短太阳周只有9年,长的可以达到14年。 从活动性来看,部分太阳周的黑子数明显少于其他时期。 例如,有些学者认为,过去第24天的太阳周表现出较少的黑子数和太阳爆炸事件等特征,下一个第25天太阳周的太阳黑子数可能比第24天的太阳周少。

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历史上发生过更极端的事情。 1645年至1715年之间,太阳表面很少观测到黑点,这一期间被称为蒙德极小期。 值得注意的是,蒙德极小期似乎与明末清初的小冰期相关。 利用南极和格陵兰冰核中的铍10浓度,学者们可以重建更古代的太阳黑子数。 历史上,太阳活动经历过多次极小期,太阳活动性的长期变化是否真的影响地球气候,仍然是许多值得深入研究的复杂课题。

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在过去的太阳周围,曾多次发生非常剧烈的太阳爆炸现象。 第10太阳周,1859年,理查德·克里斯托弗·卡林顿观测到了人类历史上第一个、迄今为止威力最大的太阳耀斑事件,也就是著名的卡林顿耀斑事件。 他观察到18小时后发生了地磁风暴,指出了两者之间可能存在的相关性。

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认识本质探索越来越多太阳的奥秘

自从1908年乔治·海尔发现太阳黑子中的强磁场后,人们逐渐认识到太阳活动周期的本质是其磁场周期,两个太阳周期之间发生太阳南北半球的磁极翻转,因此11年的黑子数周期实际上对应着22年的磁场周期。 这样的周期来源于太阳发电机的机理,该机理基于太阳对流层不同深度和不同纬度的差速自转,将对流层动能转换为电磁场能量,并相互转换太阳磁场轴向通量和环向通量,形成太阳周期 这样的理论模型可以解释许多观测现象,但太阳周的预测需要更多复杂的模型和定量的计算,理论和实践都非常具有挑战性。

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随着上个世纪开始的大量空间探测任务,太阳爆炸现象与地球空间环境的相关性逐渐明朗。 太阳风所具有的磁场与地球磁场的相互作用(磁场重联)向地磁层注入能量引起磁暴,进入地球磁场的高能粒子沿着磁场传递到南北两极的高层大气,与大气中的原子分子碰撞后释放出能量,从而产生光,这就是我们所看到的极光 唐书上记载了唐大历9年(公元774年)“十二月丙子夜……东方约有白起十余道,如布帛、贯五车、东井、舆鬼、貘、参、完、柳、轩辕、三更后方散”。 平时极光多发生在地球南北两极的高纬地区,但根据史书的这次记录,极光出现在低纬地区,间接反映了其太阳爆炸事件的巨大威力,也影响了低纬地区的地球磁场。 这条史料也相互印证了南极冰层中铍10的激增和从古树中提取的碳14的增加。 幸运的是,这样剧烈爆炸的事情还没有发生在今天的新闻化社会中。 否则,现代通信、交通等将受到严重影响。

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