本文参加百家号 #科学了不起# 系列征文赛 。
一项对太阳在南北半球移动的反向带电磁场带的研究表明 ， 即将到来的太阳黑子周期——第25周期——将是一个特别强烈的周期 。 这一结果与早先专家的预测相矛盾 ， 之前专家预测这是一个疲弱的周期 。
这张分裂图像显示了太阳活动极大期(左边 ， 摄于2014年4月)和太阳活动极小期(右边 ， 摄于2019年12月)之间的不同 。 2019年12月标志着第25个太阳活动周期的开始 ， 太阳活动将再次加速 ， 直到2025年的太阳活动最大期 。 图片来自NASA/太阳动力学观测台(SDO) 。
刚刚结束的太阳黑子周期为11年 ， 也就是第24个周期 ， 这是一个太阳活动明显较弱的周期 。 在2014年4月的周期高峰前后 ， 太阳黑子数量明显减少 ， 伴随的太阳耀斑和日冕物质抛射也会比最近的其他太阳周期少 。 据专家预测 ， 今年9月宣布开始的第25个太阳活动周期也将是一个弱太阳黑子活动周期 。
但是美国国家大气研究中心(NCAR)的科学家不同意这种说法 。 他们在2020年12月7日宣布了他们的预测 ， 第25个太阳周期将是有记录以来最强的太阳周期之一 。 以下文章由劳拉·斯奈德撰写 ， 最初发表于NCAR & UCAR新闻 。 经允许在此转载 。
与官方预报(美国国家海洋和大气管理局的空间天气预报中心 ， 美国政府提供空间天气预报、观察、警告和警报的官方来源)直接相反 ， 由美国国家大气研究中心(NCAR)领导的一个科学家小组预测 ， 今年秋天开始的太阳黑子活动周期可能是有记录以来最强的一次 。
在2020年11月24日发表在同行评议期刊《太阳物理学》上的一篇新文章中 ， 研究小组预测 ， 太阳黑子周期的第25个周期将达到顶峰 ， 最大的太阳黑子数量将在大约210到260之间 ， 这将使这个新的周期跻身于观测到的为数不多的顶级周期之列 。 该小组预测太阳黑子峰值将达到115 。
刚结束的太阳黑子的第24个周期 ， 太阳黑子数量最大时达到116 ， 由NASA和美国国家海洋与大气管理局（NOAA）召集的专家小组一致预测 ， 太阳黑子的第25周期将会同样弱 ， 专家组预测该周期太阳黑子数量的峰值为115 。
如果由NCAR主导的新预测得到证实 ， 它将为研究团队的非传统理论提供支持（详情可查阅过去十年针对此理论发表的一系列论文） ， 即太阳具有重叠的22年期磁循环 ， 它们相互作用产生了众所周知的为期11年的太阳黑子周期 。据研究作者所说 ， 这个22年周期循环像发条一样重复 ， 可能会成为最终准确预测黑子周期的时间和性质以及它们产生的许多其他影响的关键 。
NCAR副主任斯科特·麦金托什（Scott McIntosh）是领导这项研究的太阳物理学家 。他说：
因为对驱动太阳黑子周期的机理缺乏基本的了解 ， 所以科学家们一直致力于预测黑子周期的长短和强度 。如果我们的预测被证明是正确的 ， 我们将有证据证明我们探索太阳内部磁场机制的框架是在正确的道路上 。
这项新研究得到了国家科学基金会（NCAR的赞助方）和NASA的“星际生活”计划的支持 。
左图：以22年为一个周期 ， 用红色和蓝色表示的带相反电荷的磁场条带向赤道行进 ， 当它们在赤道相遇时就会相消 。右图：上面的动画显示了黑子总数（黑色线）和南（蓝色线）北（红色线）半球对此的贡献 ， 下面的动画显示了黑子的位置 。图片来自NCAR / UCAR
第25个太阳周期开始于一声巨响：接下来会发生什么？
在麦金托什之前的工作中 ， 他和他的同事利用对日冕亮点、太阳大气层中极紫外光的短暂闪烁的观测 ， 勾勒出了一个长达22年的延长的太阳周期的轮廓 。 可以看到 ， 这些亮点从太阳的高纬度向赤道行进 ， 历时超过20年 。 当它们跨越中分纬度时 ， 这些亮点正好与太阳黑子的活动出现相吻合 。
麦金托什认为 ， 亮点标记着环绕太阳的磁场带的行进 。当来自南北半球的磁场带（带有相反电荷的磁场）在赤道相遇时 ， 它们会相消产生一个“终结带”事件 。麦金托什说 ， 这组终结带是太阳22年周期的关键标记 ， 因为它们标志一个磁周期的结束以及相应的黑子周期 ， 并触发了下一个磁周期的开始 。
当一组携带相反电荷的条带向赤道迁移大约一半时 ， 在高纬度会出现另一组条带并开始自己的迁移 。尽管在高纬度出现这些条带的速度相对一致（每11年出现一次） ， 但它们有时在越过中纬度时会变慢 ， 这似乎会削弱即将到来的太阳周期强度 。
这种情况的发生是因为减速行为增加了带相反电荷条带组的重叠和相互干扰的时间 。 减速行为通过适时产生终结带事件来延长当前的太阳周期 ， 而再适时移出终结带则会消耗下一周期的黑子产生率 。
该研究的合著者鲍勃·里蒙（Bob Leamon）是马里兰大学巴尔的摩分校的研究员 。他说：
当我们回顾长达270年的终结带事件观察记录时 ， 我们发现终结带之间的时间越长 ， 下一个周期就越弱 。相反 ， 终结带之间的时间越短 ， 下一个太阳周期越强 。
过去 ， 科学家很难看到这种相关性 ， 因为他们惯常从相邻两个太阳极小期来测量太阳黑子周期的长度 ， 但太阳极小期是通过平均事件而不是精确事件来定义的 。 在这项新研究中 ， 研究人员对终结带进行了测量 ， 这可以提高精度 。
虽然终结带事件大约每11年发生一次 ， 并标志着黑子周期的开始和结束 ， 但终结带之间的时间可以有数年浮动 。例如 ， 第4个黑子周期开始于1786年的终结带 ， 终止于1801年的终结带 ， 这是史无前例的两终结带相隔15年之久 。接下来的第5个黑子周期非常弱 ， 其峰值只有82个黑子 。该周期也成为道尔顿极小期（Dalton Grand Minimum）的开始 。
同样 ， 第23个太阳黑子周期从1998年开始 ， 直到13年后的2011年才结束 ， 而即将结束的第24个太阳黑子周期也很弱 ， 但该周期也很短 ， 只有不到10年的时间 ， 这是新研究乐观地预测第25个太阳黑子周期会很强的基础 。麦金托什说：
只要你在历史记录中确定了终结带 ， 这种模式就会变得显而易见 。正如社群所预测的那样 ， 对第25个太阳黑子周期疲弱的预测将完全偏离目前数据呈现给我们的一切依据 。
概要：美国国家大气研究中心的科学家说 ， 他们对在太阳南北半球移动的携带相反电荷的磁场带的研究表明 ， 即将到来的太阳黑子周期（第25个周期）将是一个特别强的周期 。这一结果与先前专家预测的第25个周期（与周期24相似）将产生低于平常数量的黑子直接矛盾 。
作者：EarthSky Voices
FY：Astronomical volunteer team
如有相关内容侵权 ， 请在作品发布后联系作者删除
【黑子|什么？新的黑子周期会是有史以来最强的周期吗？】转载还请取得授权 ， 并注意保持完整性和注明出处
推荐阅读
- IT|为什么感染飙升但死亡人数有限？研究显示T细胞可防止奥密克戎引发重症
- 德尔塔|为什么感染飙升但死亡人数有限？研究显示T细胞可防止奥密克戎引发重症
- 硬件|上线两年用户破两亿，腾讯会议还能做什么？
- 计算机|孟祥飞：用超算推动一个加速创新的中国
- 生活|2022，你为什么需要一块华为 WATCH GT3？
- 帮信罪|带你了解什么是“帮信罪”如何避免落入陷阱
- 意思|森海新的TWS有点小HD660S的意思？森海老粉对CX Plus的一点看法
- Create|什么是元宇宙游戏？百度《希壤》成国内第一个吃螃蟹的人
- 牙膏管|太空跨年是什么体验？航天员在太空也能吃到家乡美食？| 科学密探
- jbhcfw|京东慧采适合什么样的企业入驻，我们公司合适么？