太阳科学家一致认为太阳最近的行为很奇怪,但解释仍然难以捉摸

最近的太阳活动极小期既漫长又明显。但为什么呢?


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迈阿密——粗略地说,太阳的活动以11年为周期起伏,耀斑、日冕物质抛射和其他高能现象在所谓的太阳极大期达到顶峰,在太阳极小期降至最低点。太阳黑子是太阳表面磁活动标志,可以作为标记太阳周期演变的视觉代理,在极大期成群出现,在极小期几乎消失。但是,我们宿主恒星的行为并不像所有这些那样可预测——最近的太阳极小期出奇地深且长,最终在2008年左右触底。

本周在美国天文学会半年会议上,太阳物理学家们提出了一些机制来阐明近期太阳上发生的事情,但承认最终的答案——或者更可能是多个答案——仍然不清楚。除了科学理解之外,更好地进行太阳天气预报的动机还包括希望利用它们来防止电网中断、对地球轨道卫星的破坏以及太阳辐射爆发对太空旅行者健康造成的威胁。

一位研究人员在从太阳赤道向两极移动的经向流中寻找太阳天气的线索,经向流在太阳周期变化期间似乎会改变速度。另一位研究人员研究了太阳“喷射流”,这是一股缓慢的电流,起源于太阳中纬度,并以分叉的流向赤道和两极推进。另一位科学家通过穿过太阳内部的声波振荡来检查太阳的内部运作;还有一位科学家则查看磁图,以绘制太阳上不断变化的通量。

美国宇航局马歇尔太空飞行中心(位于阿拉巴马州亨茨维尔)的大卫·哈撒韦说:“我认为我们几乎一致认为这是一个有趣的极小期。”哈撒韦表示,通过多项衡量标准——地磁活动、极地磁场强度减弱、太阳对银河宇宙射线的偏转减弱——这个极小期是记录中最深的,尽管其中一些记录只包含几个周期。哈撒韦专注于经向流的速度变化,发现最近的极小期流速异常快。但是,在谈到一般太阳物理预测技术时,他警告说,不要根据小数字统计数据就得出任何结论。他说:“我们需要谨慎对待将我们在一个或两个周期中看到的情况推广到所有周期。”

国家太阳天文台(NSO)的弗兰克·希尔则研究了喷射流,这是一种周期性的东西向物质流动,与太阳周期的开始和结束相对应。借助日震学数据(跟踪太阳上的声波振荡),研究人员可以检查大约1000公里深度的喷射流的进展情况,从而可能更好地预测太阳周期的时机。但是,希尔承认,喷射流是否可以可靠地预测太阳活动,“现在判断还为时过早”,并指出喷射流可能是太阳周期的原因或结果。

希尔的 NSO 同事苏珊塔·特里帕蒂也转向日震学来研究最近的太阳极小期,发现太阳深处的声波振荡实际上存在两个单独的极小期——一个在2007年末,与太阳黑子极小期不对应,另一个在2008年末左右确实对应。在1995年至2007年的先前数据中,振荡中的频移与太阳黑子计数非常吻合。并且在太阳较浅的深度,最近的太阳极小期的地震活动和太阳黑子活动也处于同相。总而言之,这个周期绝对是不寻常的,特里帕蒂说。

SP Systems, Inc. 的朱莉娅·萨巴和位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心采用了另一种方法,转向磁图来跟踪太阳上的区域差异。她说,她的方法准确预测了2008年太阳极小期的时机,提前了18个月,但承认该预测已从先前的预测中进行了修订。萨巴表示,根据目前的数据,下一个太阳周期看起来会很弱且漫长。但这都可能会改变——她的预测假设“太阳不会再次在我们身上发生变化”。

在听取了同事们研究太阳行为的各种方法后,希尔总结了一个存在许多悬而未决问题的领域。“我对这一切的主要印象是,我很高兴看到我们都同意这是一个有趣的极小期,”希尔说。“不那么令人满意的是,我们不知道为什么会发生这些影响。”

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