大家可能還記得科幻電影《2012》，裏麵說2012年地球出現了一係列的災難。這部電影的靈感就來自NASA的一份報告，裏麵警告2012年太陽的“活動”“可能”非常強，“可能”給全世界的電子係統帶來巨大的災難，不過到了當年，以及這部電影當中，就被作為(wei) 一種確定結論去描述了。2012年就屬於(yu) 第24個(ge) 太陽周。

電影《2012》海報（圖片來自網絡）

什麽(me) 是太陽的“活動”呢？大家可能聽過很多太陽上發生的現象，比如太陽黑子、光斑、譜斑、耀斑、日珥、CME事件等等，這些太陽大氣中的劇烈現象被稱為(wei) 它的活動，被認為(wei) 是由太陽大氣中的電磁過程引起。

太陽黑子和耀斑是大家常在新聞上看到的。太陽黑子是太陽表麵一些黑乎乎的區域，出現的高度被稱為(wei) 太陽的光球層，這裏發出的正是我們(men) 肉眼看到的可見光，而其中較暗的地方就是黑子。其實黑子非常大，常常可以比咱們(men) 地球還大。在我國史書(shu) 上有著豐(feng) 富的黑子目視記錄，僅(jin) 正史上就有100多次。現在公認的世界上第一次明確的黑子記錄是公元前28年我國漢朝人所觀測到的。在《漢書(shu) ·五行誌》裏是這樣記載的：“成帝河平元年三月乙未，日出黃，有黑氣，大如錢，居日中央”。公元1610年，著名的意大利天文學家伽利略首次用望遠鏡觀察太陽黑子，發現黑子是太陽表麵非常普遍的現象。不過，這一觀測結果與(yu) 當時的宗教教義(yi) 相抵觸。從(cong) 1818年開始才有比較常規的每日黑子觀測，從(cong) 而有比較可靠的黑子資料。

太陽“光球”上黑子的樣子（圖片來自網絡）

1859年9月1日的上午，英國天文愛好者卡林頓觀測太陽黑子時，日麵北側(ce) 一個(ge) 大的複雜黑子群附近突然出現了兩(liang) 道極其明亮的白光，其亮度迅速增加，遠遠超過光球背景，明亮的白光僅(jin) 維持了幾分鍾就很快消失了。同在這一天，英國天文學家霍奇森也看到了這次太陽上的突發現象。這是耀斑的第一次記錄，同時也是白光耀斑的第一次記錄。具有光輝奪目的特征，也就無愧被稱為(wei) “耀”斑。

耀斑是強烈的太陽活動現象（圖片來自網絡）

包括太陽黑子和耀斑在內(nei) 的許多現象描述了太陽大氣當中發生的過程的強烈程度——它們(men) 有時候出現頻繁而且非常強，輻射強度很大，還釋放出許多物質進入太空，並且往往引起地球上極光、磁暴和電離層擾動等現象，但有時候發生率又很低，顯示出“風平浪靜”的時期。1843年，德國天文學家施瓦布年複一年的持續觀察與(yu) 統計了17年太陽盤麵上黑子變化的平均數量後，發現太陽黑子數量的多寡有大約11年的周期。粗略來看，曾觀測到的周期最短的約有9年，最長的約有14年，平均長度為(wei) 11.1年。其餘(yu) 的太陽活動也大略遵循這一規律，這也是為(wei) 什麽(me) 太陽黑子的數量老被當成表征太陽活動周期的基本標誌。

有一張非常有名的太陽“蝴蝶圖”，來自1904年英國天文學家愛德華·蒙德將太陽黑子活動的緯度為(wei) 縱坐標、時間為(wei) 橫坐標，畫出的每天的太陽黑子的緯度分布隨時間變化的圖，如下圖中的上圖所示，當周期開始時，黑子出現在中緯度的區域，隨著周期的推展，黑子出現的緯度逐漸相赤道接近，直到極小期才會(hui) 出現在赤道上。圖形在南北半球大體(ti) 對稱，對應為(wei) 黑子高發區隨時間向赤道集中，好像一隻隻蝴蝶。

太陽活動“蝴蝶圖”（圖片來源：NASA）

太陽的活動在一個(ge) 周期中有強有弱，我們(men) 把太陽活動強的年份叫太陽活動高年，對應太陽黑子數最多的時間，其他太陽活動也又多又強；太陽活動弱的叫太陽活動低年，對應太陽黑子數最少的時間，太陽活動很少發生甚至不發生，顯得比較平靜。太陽活動也像正弦曲線一樣，從(cong) 太陽活動的高年到高年、或者低年到低年，或者在兩(liang) 個(ge) 周期當中自定義(yi) 的相同相位，其之間的時間都是平均餘(yu) 額11.1年，也就是一個(ge) 周期。下圖呈現了第24周期中處於(yu) 極大期（左，拍攝於(yu) 2014年4月）和極小期（右，拍攝於(yu) 2019年12月）的太陽，可以看出兩(liang) 者存在明顯差異。

太陽活動高年（左2014年4月）和低年和（右2019年12月）（圖片來源：NASA）

既然每大概11年是一個(ge) 周期，科學家就給它們(men) 編了號，叫成“太陽周期”，也就是太陽周，這是人為(wei) 製定的。開篇我們(men) 說第24/25太陽周，不是因為(wei) 太陽隻經曆了二十多個(ge) 太陽周期，而是我們(men) 人類觀察並記錄黑字數的記錄是有限的。科學家將1755年到1766年的太陽活動周期定為(wei) 第1周期，到2019年太陽活動逐漸結束了第24周期，如今進入第25周期。第25太陽周的極大值年大約是2025年。既然每11年一個(ge) 周期，2012年自然還屬於(yu) 第24個(ge) 太陽周。

根據後來的理論研究和分析，喬(qiao) 治·海爾等科學家提出太陽的磁場變化周期大約是22年，磁極要兩(liang) 次扭轉之後才會(hui) 回到相同磁極的狀態，其中南北半球在大約11年的時候會(hui) 倒一次，表現出來的太陽活動周期就是大約11年。22 年的周期被稱為(wei) 海爾周期。

來源：中國科學院國家空間科學中心


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