太陽科學家一致認為太陽最近的行為很奇怪,但解釋仍然難以捉摸

最近的太陽活動極小期既漫長又明顯。但為什麼呢?


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邁阿密——粗略地說,太陽的活動以11年為週期起伏,耀斑、日冕物質拋射和其他高能現象在所謂的太陽極大期達到頂峰,在太陽極小期降至最低點。太陽黑子是太陽表面磁活動標誌,可以作為標記太陽週期演變的視覺代理,在極大期成群出現,在極小期幾乎消失。但是,我們宿主恆星的行為並不像所有這些那樣可預測——最近的太陽極小期出奇地深且長,最終在2008年左右觸底。

本週在美國天文學會半年會議上,太陽物理學家們提出了一些機制來闡明近期太陽上發生的事情,但承認最終的答案——或者更可能是多個答案——仍然不清楚。除了科學理解之外,更好地進行太陽天氣預報的動機還包括希望利用它們來防止電網中斷、對地球軌道衛星的破壞以及太陽輻射爆發對太空旅行者健康造成的威脅。

一位研究人員在從太陽赤道向兩極移動的經向流中尋找太陽天氣的線索,經向流在太陽週期變化期間似乎會改變速度。另一位研究人員研究了太陽“噴射流”,這是一股緩慢的電流,起源於太陽中緯度,並以分叉的流向赤道和兩極推進。另一位科學家透過穿過太陽內部的聲波振盪來檢查太陽的內部運作;還有一位科學家則檢視磁圖,以繪製太陽上不斷變化的通量。

美國宇航局馬歇爾太空飛行中心(位於阿拉巴馬州亨茨維爾)的大衛·哈撒韋說:“我認為我們幾乎一致認為這是一個有趣的極小期。”哈撒韋表示,透過多項衡量標準——地磁活動、極地磁場強度減弱、太陽對銀河宇宙射線的偏轉減弱——這個極小期是記錄中最深的,儘管其中一些記錄只包含幾個週期。哈撒韋專注於經向流的速度變化,發現最近的極小期流速異常快。但是,在談到一般太陽物理預測技術時,他警告說,不要根據小數字統計資料就得出任何結論。他說:“我們需要謹慎對待將我們在一個或兩個週期中看到的情況推廣到所有周期。”

國家太陽天文臺(NSO)的弗蘭克·希爾則研究了噴射流,這是一種週期性的東西向物質流動,與太陽週期的開始和結束相對應。藉助日震學資料(跟蹤太陽上的聲波振盪),研究人員可以檢查大約1000公里深度的噴射流的進展情況,從而可能更好地預測太陽週期的時機。但是,希爾承認,噴射流是否可以可靠地預測太陽活動,“現在判斷還為時過早”,並指出噴射流可能是太陽週期的原因或結果。

希爾的 NSO 同事蘇珊塔·特里帕蒂也轉向日震學來研究最近的太陽極小期,發現太陽深處的聲波振盪實際上存在兩個單獨的極小期——一個在2007年末,與太陽黑子極小期不對應,另一個在2008年末左右確實對應。在1995年至2007年的先前資料中,振盪中的頻移與太陽黑子計數非常吻合。並且在太陽較淺的深度,最近的太陽極小期的地震活動和太陽黑子活動也處於同相。總而言之,這個週期絕對是不尋常的,特里帕蒂說。

SP Systems, Inc. 的朱莉婭·薩巴和位於馬里蘭州格林貝爾特的美國宇航局戈達德太空飛行中心採用了另一種方法,轉向磁圖來跟蹤太陽上的區域差異。她說,她的方法準確預測了2008年太陽極小期的時機,提前了18個月,但承認該預測已從先前的預測中進行了修訂。薩巴表示,根據目前的資料,下一個太陽週期看起來會很弱且漫長。但這都可能會改變——她的預測假設“太陽不會再次在我們身上發生變化”。

在聽取了同事們研究太陽行為的各種方法後,希爾總結了一個存在許多懸而未決問題的領域。“我對這一切的主要印象是,我很高興看到我們都同意這是一個有趣的極小期,”希爾說。“不那麼令人滿意的是,我們不知道為什麼會發生這些影響。”

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