太陽正在為一個重要年份蓄勢待發。
從某種意義上說，由於 4 月 8 日的日食，它已經經歷了一個重要年份。但那是一種地球現象。我們正在準備的是一種明確的太陽現象——我們的恆星正接近其磁活動週期的頂峰，這意味著更多的太陽黑子、更多的風暴，以及可能對地球帶來更大的危險。
太陽的磁場在其內部產生，那裡的條件非常熱，以至於電子從其宿主原子中剝離出來，形成電離氣體。物理學的一個基本定律指出，運動的電荷會產生磁場，正是這種電離氣體引起的磁性深刻地影響著太陽的行為。
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道： 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
地球有一個相當強大且組織良好的磁場，類似於單個巨大的條形磁鐵，而太陽則由無數區域性產生的磁場主導。每個磁場都塑造著太陽內部自身的一部分。這種磁性的實際動力學非常複雜，但為了簡化，您可以將我們恆星的整體磁場強度視為在大約 11 年的週期內逐漸增強和減弱——我們稱之為太陽磁週期。
太陽內部的熱物質上升到表面，冷卻後又重新下沉，這個過程稱為熱對流，非常類似於燒水壺中的水。這就像恆星能量的傳送帶，也是太陽內部地獄般的熱量透過這種過程傳出太陽並進入太空，為我們的星球帶來維持生命的溫暖的一部分。太陽表面佈滿了數百萬個不斷變化著的對流單元；每個單元都伴隨著自身的內部磁場。
在太陽表面附近，來自給定高聳對流單元的磁力線可能會與其他單元的磁力線纏繞在一起。這些纏結可能會充當屏障，阻止較冷的物質下沉。相反，它只是停留在表面，輻射出能量。較冷的物質顏色較深，因此我們將這些區域視為太陽上的斑點，我們巧妙地稱之為太陽黑子。它們的數量在太陽活動高峰期會急劇增加。
我們說這些區域較冷，但按照地球的標準來看，它們仍然非常熱。孤立地看，它們可能和滿月一樣明亮；它們只是相對於太陽表面而言顯得較暗。大多數黑子直徑為幾千公里，但有些會變得巨大，比地球還大。最大的可能非常巨大，比我們的星球寬好幾倍，並且可以用適當保護的肉眼看到。（您可能仍然擁有的日食眼鏡就足夠了。）
當這些區域性磁場突破太陽表面時，它們可以抬升巨大的磁力環，將物質向上拉起，形成令人難以置信的又高又亮的光柱，稱為日珥。有些日珥可能高達數萬公里，並且都因熾熱氫氣的 glow 而呈現紅色。在四月的日食期間，可以看到幾個日珥，在天空中延伸到月球遮蔽恆星的陰影之外。
儘管這些噴泉非常“突出”，但它們是相對良性的現象。然而，塑造它們的磁場可能會引發非常真實的危險。
從太陽黑子發出的纏結磁力線儲存著大量能量，並且可以相互作用、斷裂和重新連線以釋放能量。有時這只是一個相對較小的事件，但有時能量釋放會觸發更多的磁力線斷裂和重新連線，釋放更多的能量，從而導致觸發事件的失控級聯。把它想象成一袋捕鼠器：一個彈起來關上，晃動袋子，使其他捕鼠器一次又一次地彈起，在一次爆炸性事件中迅速釋放它們儲存的能量。
現在想象一下，這些捕鼠器中的每一個都相當於，哦，比如說幾億顆熱核炸彈，你就會開始明白，即使是最令人毛骨悚然的科幻末日情節也無法與太陽耀斑的力量相提並論。
大型耀斑會發出高能 X 射線和伽馬射線輻射，這些輻射會損壞繞地球執行的衛星；當這些光子撞擊航天器的金屬外殼時，它們會像彈片一樣炸開電子雲，而這些快速移動的粒子會產生強烈的、足以燒燬硬體的電磁能量脈衝。此類耀斑是航天器工程師加固機載計算機以防止其短路的主要原因之一。
日冕物質拋射，或稱 CME，也是非常強大的太陽現象。如果說太陽耀斑像龍捲風——區域性但強烈——那麼 CME 就更像更大的颶風。它們不會發出太多可見光，但它們會將多達十億噸的氫氣噴射到太空，有時速度高達每秒數千公里。
如果其中一個對準地球，它會與我們星球的地磁場相互作用，造成各種破壞。CME 撞擊可以將大量的電子漏斗到我們的南北兩極，形成壯觀的極光。但其他影響並不那麼吸引人：磁場的突然波動會在地球內部感應出極其強大的電流。這些電流會使我們的電網不堪重負，並造成大範圍停電。1989 年一場猛烈的 CME 導致魁北克省停電數天。
我們將耀斑和 CME 統稱為太陽風暴，科學家們對此非常重視。有史以來探測到的第一次太陽風暴，稱為卡林頓事件，發生在 1859 年，威力驚人；如果今天有如此規模的風暴襲擊我們這個電氣化程度更高的地球，將會造成大範圍停電和混亂，變壓器爆炸，衛星被擊毀。2012 年，一場至少與 1859 年那場一樣強大的巨型風暴從太陽爆發。幸運的是，它並沒有對準地球；它與我們擦肩而過，距離數千萬公里。然而，如果它擊中我們，那將非常、非常糟糕。
越來越多的證據也暗示，太陽在極少數情況下會爆發真正具有災難性的風暴。來自古代樹木年輪和冰芯的資料表明，公元 774 年，一場太陽風暴襲擊了我們的星球，其威力之大，足以顯著改變我們的大氣化學成分。來自更久遠時代的類似資料最好用公元前 7176 年發生的另一場劃時代的太陽風暴來解釋；這可能是過去 10,000 年中襲擊地球的最強烈的太陽爆發。
在本週期內，這種重磅炸彈式的風暴不太可能襲擊我們，但我們確實看到了太陽活動增加。最近幾周，至少有兩個太陽黑子大到可以用肉眼看到，並且也發生了一些相當強大的耀斑。這並不是說您需要為每次發生的耀斑而煩惱，但從長遠來看，這些風暴是我們需要應對的威脅。
雖然我們還沒有為我認為應該做好的那種全球性事件做好準備——加強電網並使其更加分散將是一個好的開始——但好訊息是，天文學家正在以極大的熱情研究太陽，以更好地瞭解和預測它的爆發。一些天基天文臺，例如太陽和太陽風層探測器、太陽動力學天文臺和帕克太陽探測器，每天 24 小時觀測我們的恆星，而新近開放的丹尼爾·井上太陽望遠鏡以前所未有的細節觀測太陽，使我們能夠深入瞭解其結構和磁活動。
太陽為我們地球提供光、熱和生命，但它也是一顆恆星——一個巨大的熱核和電磁烈焰球——我們最好永遠不要忘記這一點。