太阳正以一声巨响,或者更确切地说,是几声巨响来告别2024年。我们的恒星在12月29日产生了三次强烈的耀斑。此外,它向太空喷射出的两个物质气泡可能在地球人迎接新年之际,将地球的天空描绘成北极光。
太阳耀斑根据其X射线波长中的峰值亮度进行分类,其中X级耀斑是最猛烈的闪光。美国国家航空航天局(NASA)的一份声明称,我们恒星12月29日的活动包括三次此类耀斑,分别发生在东部标准时间凌晨2:18、晚上11:14和晚上11:31。这些爆发代表着持续的动荡,科学家们已将此动荡确定为太阳当前活动周期的最大值,这也在5月和10月产生了令人惊叹的极光,甚至远至佛罗里达州南部。
太阳的11年活动周期由搅动我们恒星表面的磁场决定。“我们的太阳是一个巨大的磁铁,因此太阳上发生的大多数事情都受磁力引导,”科罗拉多大学博尔德分校和国家太阳天文台的太阳物理学家玛丽亚·卡扎琴科说。
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科学家通过计算其表面上的黑子来测量太阳的活动。每个黑子都是一个较小磁场的所在地——尽管黑子本身通常有地球那么大。黑子磁场配置的突然变化,称为磁重联,可以释放出巨大的能量,从而导致太阳耀斑。但是科学家仍在试图了解是什么事件会触发磁重联。
“这些耀斑的主要问题是我们无法真正将温度计或磁力计插入太阳耀斑内部,”卡扎琴科说。“因此,很难了解正在发生什么。”
一个黑子中的磁重联可能会引发另一个黑子中的现象——即使相距很远——科学家称之为同情爆发。“我们经常看到耀斑成群发生,”卡扎琴科说。周日晚上发生的两次耀斑就代表了这样一个群体:它们涉及太阳赤道两侧的黑子,这些黑子在不到20分钟的时间内爆发。
但是耀斑仅仅是辐射爆发。通常,要发生极光,太阳必须释放出科学家称为日冕物质抛射(CME)的等离子体气泡,这种现象发生在某些但并非所有耀斑之后。是否发生CME取决于磁性的具体细节。在某些耀斑期间,磁场将物质捕获在太阳内部。在另一些耀斑期间,它们允许大量的等离子体从翻滚的恒星中逸出。卡扎琴科说,物质越多,出现更壮观极光的可能性就越大。
就周日的活动而言,所有三个主要的耀斑都产生了CME。它们是否会产生极光尚不清楚。但是,美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的空间天气预报中心已发布了12月31日和1月1日事件的地磁暴观察预警,该预警称,这可能会导致在美国北部和中西部低地地区都能看到极光。
预报中的不确定性来自几个因素。只有两个CME有可能撞击地球,而这些CME仍可能导致擦边而过,这使得对其次要影响的预测变得复杂。此外,卡扎琴科说,为了形成极光,等离子体气泡的磁场必须与地球自身的磁场方向相反。否则,等离子体只会流过,几乎不会扰动我们的星球。
最近的活动并没有让一直密切监测太阳活动周期进展的科学家感到惊讶。在10月份的新闻发布会上,专家宣布太阳已正式进入该周期的最大值时期,并将持续到2025年的大部分时间。
“我们可以预期最大值阶段会持续较长时间,大约三到四年,”西南研究所的太阳科学家丽莎·厄普顿在发布会上说。“目前,我们正处于最大值时期的第二年左右,因此我们预计在真正进入下降阶段之前,还有大约一年的最大值阶段。”
在太阳活动最大值期的剩余时间和之后,科学家预计会有更多的活动和对地球的更多影响。“我们预计还会出现更多的太阳和地磁暴,从而为在未来几个月内发现极光提供机会,”美国宇航局科学家凯利·科雷克在同一次新闻发布会上说。
尽管太阳爆发可能会损害轨道上的卫星和宇航员,甚至地球上的电网,但科学家们很高兴看到2024年的活动以及这个太阳活动周期的活动,这与大型新型太阳望远镜和两艘独立的航天器的到来相吻合,所有这些都是为了揭示太阳如何运作的奥秘。
“今年真是太棒了,”卡扎琴科说。“我们现在正经历这个太阳活动最大值期,现在我们拥有一整套全新的仪器,以全新的方式观测太阳。我们现在正生活在太阳多信使天文学的黄金时代。”