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太阳表面的小雀斑，从何而来，又向何去？ 太阳拥有斑点。本文将会介绍我们关于它们的已有研究。
目前最强大的太阳望远镜，井上建太阳望远镜，在2020年12月发布了首张太阳黑子的高清细节图。 图源：NSO/AURA/NSF 太阳黑子是目前所有太阳特征中最引人注目的一个。 远在望远镜被发明之前，中国古籍之中就已经有大量关于太阳表面黑色区域的目击情况的记录，这种情况在太阳光被云或雾霾遮挡而减弱时更容易被观测到，尤其是在日出和日落的时候。中国古人常把这些黑色区域称为“飞鸟”。 当伽利略（Galileo）在1610年使用他自制的粗糙的望远镜直视观测太阳时，他失明了整整一周，并且他的视力遭受到了永久性的损伤。但是他找到了解决办法：他将屋子整体变暗，把望远镜放置在百叶窗的一个开口上，然后把太阳的图像投射到一张纸上。通过这种方法他可以安全地获取太阳的图像并且追踪到太阳黑子的踪迹。在连续多天的观测中，太阳黑子横穿了太阳表面，它在一边消失并在太阳另一侧重现。显然太阳就像地球一样绕着一个轴旋转。 从太阳黑子的观测中科学家们推测出太阳在赤道处自转最快，与在两极自转一周需要29天相比，太阳在赤道自转一周仅需25天。
不同之处 太阳黑子最初给人的印象就是被雕刻在太阳表面的黑洞。太阳表面（称为光球）的温度大概有11000华氏度（6100摄氏度）。但是太阳黑子相对来说温度更低，平均下来大概在8000华氏度（4400摄氏度）。因为其温度较低所以与黑子周边区域相比较来说它所在的区域会呈现黑色，因此在太阳表面它所在的区域所散发出的光会更少。
毫无疑问如果你可以通过某种方式把太阳黑子从太阳表面剥离出来并且将它独立放置在空中，那么它会像月亮在满月时一样亮。 太阳黑子的黑色不规则中心，或者说，本影，其直径可以从大约900英里（1400千米）到超过50000英里（80000千米）。它被相对没有那么黑的区域，称作半影，所包围。半影通常比黑子面积的两倍还要大，而这一面积可以将20个地球轻易掩盖。这些点频繁地在成对或成簇的白炽气体中遨游。它们会快速成长，之后慢慢消逝。
太阳黑子表现为混乱的表面的黑斑。 图源：NASA 磁场风暴 虽然天文学家们研究太阳黑子已经上百年，但太阳黑子的准确成因仍然是个谜。它们拥有非常强的磁场，并且会演变成太阳风暴，而这有可能是被更强的周期性变化所导致的。1859年9月1日，英国天文学家理查德·C·卡灵顿（Richard C。Carrington）正在例行绘制太阳黑子图。为了降低太阳的致盲亮度，他将其望远镜中的太阳图像进行了过滤处理。突然，在一个太阳黑子群之中出现了两个灿烂的光点。 最初卡灵顿认为是他的过滤装置出现了缝隙导致太阳光可以全部从中穿过，但是这些光点却变得越来越亮。这让他成为了第一个目睹太阳耀斑的人。太阳耀斑是发生在太阳表面由突然间的能量释放引起的热气体间歇泉。世界各地所有观测站的磁针在几分钟内失效并开始狂舞。
2022年5月10日最新捕捉太阳耀斑图像。 图源：NASA 从此太阳耀斑和太阳黑子之间的关系被建立起来。大多数情况下，黑子越多的地方太阳耀斑越大。通常在耀斑爆发之后的很短时间内，大带电粒子流如火箭一般以200万英里每小时（320万千米每小时）及以上的速度穿越星际，最终与高层大气中的稀薄气体相撞。这些气体会燃烧成一个色彩缤纷的“战场”，其中存在着弧线型的流动光带，而这又被称作北极光。 大多数极光会出现在地球北极区域的磁极附近，极少数情况下得益于超大太阳黑子或太阳耀斑的推动影响，其可视区域会扩大到加拿大及美国中部或者更甚达到美国南部区域。（卡灵顿观测到的耀斑产生的北极光在更偏南的加勒比海区域也能观测到！）但伴随着这个壮观的天空演出，这种电磁扰动会将电涌送入地球大气层，而这不但会阻隔无线电交流更会导致公共事业公司的断路器跳闸并切断电源。1989年三月加拿大魁北克就遭遇了这种突发情况并断电了整整九个小时。
极光。 图源：维基百科 周期性斑点 德国德绍的海因里希·施瓦贝（Heinrich Schwabe）是发现太阳周期的人。最初他只是想完成从1825年开始的太阳每日观测，并希望依此发现一个存在于水星轨道上的穿越太阳盘的行星。遗憾的是这个行星并不存在，不过在观测的17年间，施瓦贝记下了每一个晴天的太阳盘的模样，记录了他能看到的每一个点和斑点，不论大小。渐渐地，施瓦贝发现了一个独特的循环——一个11年的太阳黑子活动增减的周期。自此以后，任何可以想象的东西都和11年的太阳黑子周期扯上了关系：股票市场，战争，大流行疾病，威士忌价格甚至加拿大毛皮动物的生育率。
太阳黑子蝴蝶图。 图源：NASA 太阳黑子会影响我们的气候么？ 一些科学家认为太阳黑子会影响我们的气候。在十九世纪晚期有两个天文学家，爱德华·蒙德（Edward Maunder）和古斯塔夫·斯波勒（Gustav Spörer），发表了一篇文章指出从1645到1715这一段时间里太阳黑子的活动极为罕见。有趣的是，这70年的间隔恰恰与“小冰河时期”的中间部分时间重合，在此期间欧洲和北美洲正经历着远低于平均温度的寒冷。 然而在过去的数十年间，天文学家们注意到太阳正经历着长期不同往常的没有太阳黑子的活动，甚至即使在太阳峰年的2014年太阳黑子的数量也比正常值低了36％。一些人认为我们正处在和375年前类似的另一个太阳黑子极少活动期的开端，最终结果是被称作“全球降温”的又一次异常极寒天气。 但是有许多环境学家持完全相反的观点，他们指出发生在十七世纪末十八世纪初的小冰河时期更有可能是被不寻常的全球高水平火山活动导致的。火山活动喷发大量火山灰集结成云飘荡在大气中。根据美国航空航天局的研究，这些气雾云就像一个罩子一样照在大气层并减少了太阳光，而这才应该是小冰河时期可能性最大的成因。 不管怎么说，这仍是一个有争议的议题。 太阳预报的新工具 2007年太空环境中心将其名字改为太空气候预报中心，而最近它添加了一个新的，首创的太空天气预报模型到其工作套件中，其目的是为了提升预报能力并进一步保护美国免受太空危害天气的侵袭。 这个被称作全大气模型-电离层等离子体球电动力学（WAM-IPE）太空天气预测模型的新工具将会预测地球上层大气对太阳风暴和地磁风暴的反应。它会有助于预测全电子含量，而这是对交流和导航系统非常重要的数据。这一新的中心密度场产品对于卫星运营商和地面追踪系统来说将会非常有助于轨道预测和空间态势感知。 这一模型的最新产出可以通过太空气候预报中心（SWPC）的官方网站进行查阅。 “只有不充足的准备才会让恶劣天气肆虐。”美国航空航天局人类探索与任务行动局首席科学家杰克·布莱彻（Jake Bleacher）如是说道。“太空天气就是这样——我们的工作就是做好准备。”
太空气候预报中心内部办公室图像 图源：NOAA 互相矛盾的预测 太阳活动在2019年12月触底，而这象征着一个新的太阳黑子周期的到来—第25号周期。最新的预测是其活动将在2025年中期左右达到峰值。但即便如此，并不是所有的太阳研究科学家可以对其峰值最终能到多高能达成共识。目前已有的共识是第25号周期起步较低，但它最终会迎来95到130之间的太阳黑子峰值。这一数据远低于140到220之间的平均周期太阳黑子数值。 然而，一篇2020年11月发表在太阳物理学杂志上的文章预测则持有完全相反的观点。其预测认为太阳黑子第25号周期的强度足以和有记录以来的一些最高强度相比较。 因此我们也只能静观其接下来的几个月或几年间会发生什么。但即使它真的是低于平均水平强度的太阳周期，这也不意味着没有风险发生太空极端天气。“太阳对我们日常生活的影响是真实且实际的。太空气候预报中心可以24小时、每周7天、365天每年都有员工在岗，这正是因为太阳总会为我们提供可以预测的东西。” 太空气候预报中心的太阳物理学家道格·比塞克（Doug Biesecker）如此说道。 BY: Joe Rao FY: zekki 如有相关内容侵权，请在作品发布后联系作者删除 转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处 选文：天文志愿文章组- 翻译：天文志愿文章组-zekki 审核：天文志愿文章组- 终审：天文志愿文章组-零度星系 排版：天文志愿文章组-零度星系 美观：天文志愿文章组- 参考资料 1.WJ百科全书 2.天文学名词 3.原文来自：https://www./the-mysterious-sunspots 本文由天文志愿文章组- zekki翻译自文章作者Joe Rao的作品,如有相关内容侵权,请在作品发布后联系作者删除. 注意：所有信息数据庞大,难免出现错误,还请各位读者海涵以及欢迎斧正. 结束,感谢您的阅读与关注 全文排版：天文在线(零度星系) 转载请取得授权,并注意保持完整性和注明出处 浩瀚宇宙无限宽广 穹苍之美尽收眼底 |
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