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太阳黑子四十日来首次出现——预示新太阳周期即将到来?

新的周期可能会导致太空气候剧变,从而扰乱地球上的通讯和电网。

太阳表面长时间的平静被突然出现的两个新的太阳黑子打破了,预示着太阳黑子活动新的11年周期的开始——导致太空天气可能发生剧烈的变化,可能会扰乱地球上的通讯和电网。

12月24日,美国国家航空航天局的太阳动力学观测站(Solar Dynamics observation)观测到了这两个新的太阳黑子,分别命名为NOAA 2753和2754,这是一颗从地球表面上方22000英里(35000多公里)的地球同步轨道监测太阳外部和内部的卫星。

这是自2019年11月以来出现的第一个重要太阳黑子,表明一个新的太阳黑子周期(称为太阳周期25,或SC25)的开始,预计将在大约5年内达到新的磁活动峰值。

太阳黑子四十日来首次出现——预示新太阳周期即将到来?

美国宇航局太阳动力学观测台上的仪器可以揭示太阳自转时缠结产生的强烈磁场

可见的太阳黑子是由太阳中的磁扰动引起的,磁扰动会置换其明亮的外层,揭示出稍冷(和较暗)的内层,通常持续几天,但有时持续几周。它们的大小可以不同,但通常是巨大的-通常比整个地球大得多。

“从11月14日到12月23日,太阳是一尘不染的,”比利时布鲁塞尔的日地卓越中心的通信专家Jan Janssens说,该中心负责协调太阳的研究这40天一尘不染的日子是20多年来仅有的平静日。

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12月24日,美国宇航局轨道太阳动力学观测台上的仪器捕捉到了两个太阳黑子在新的太阳黑子周期中的图像

这样长时间没有太阳黑子的现象通常发生在所谓的“太阳极小期”前后,即两个太阳周期之间太阳黑子活动最低的时期。

太阳黑子周期

美国宇航局称,11年的太阳黑子周期是由太阳在太空中的自转引起的。由于恒星大约每27天旋转一次,它的物质就像一种流体,所以它的赤道旋转速度比两极快得多。

这使得太阳强大的磁场变得越来越“纠结”,太阳黑子和其他磁场活动也越来越剧烈,直到整个恒星反转其磁极(有点像电荷,但在这种情况下,状态要么是北要么是南)。这有点像地球每隔几年就换一次南北磁极。

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新周期SC25的太阳黑子将以极性相反的方式出现在靠近太阳两极的地方

太阳极性的变化导致它的磁活动——和太阳黑子——最终消亡,导致太阳活动最小。但是太阳的旋转磁场又慢慢地被缠结起来,黑子循环又开始了。

新旧周期的太阳黑子可以重叠数月甚至数年,但新的黑子可以通过它们的磁极性(旧的SC24周期的相反)来区分为新的SC25周期的成员。

据空间天气预报中心预测,目前预计SC25周期将在2024年左右达到峰值,然后在2031年左右降至新的最低值。

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这些新的太阳黑子是由美国宇航局轨道太阳动力学观测站在12月底绘制的,该观测站使用多种仪器来研究太阳

太阳极小值

当新的太阳黑子周期达到峰值时,太阳的磁活动增加可能对地球产生重大影响。

大而复杂的太阳黑子会导致太阳表面的辐射爆发,称为太阳耀斑;太阳物质的强大辐射称为质子风暴;巨大而密集的高能粒子云称为日冕物质抛射。

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太阳上一个新的黑子区域的特写镜头

美国宇航局戈达德太空飞行中心的太阳物理学家、太阳动力学天文台的项目科学家迪恩·佩斯内尔说,这三种类型的事件都可能导致我们的通讯、飞机导航和电网中断。

来自质子风暴和日冕物质抛射的带电粒子也能在地球上空产生生动的极光。

低地球轨道上的卫星在大气层外层被太阳活动加热时会受到更大的阻力,这会导致它们的轨道衰减得更快;太阳辐射的增加会影响地球保护磁场之外的宇航员。

“所有这些都是我们所看到的太空天气效应,”佩斯内尔告诉《生活科学》:“危害我们的卫星,对宇航员的辐射剂量,卫星阻力——所有我们担心的来自太阳的影响。”

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