别慌,这只是太阳磁场反转!

地球和所有其他主要行星周围无形的磁场和粒子辐射的巨大茧层,随时都将经历极性变化

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,仅反映作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


 

来自活跃太阳区域的磁场线绘制在太阳的紫外线图像上(SDO/NASA,K. Schrijver & A. Title,洛克希德·马丁公司)

 


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地球和所有其他主要行星周围无形的磁场和粒子辐射的巨大茧层,随时都将经历极性变化。

更具体地说,太阳的极地磁场——即它的磁北极和磁南极——将要反转。这种翻转发生在太阳活动极大期,即太阳黑子、耀斑和物质抛射最强烈的时期,这种时期非常有规律地每11年发生一次。但从我们的角度来看,这并不是很快,弯弯曲曲的磁场线可能需要长达18个月才能完成它们的双人舞,同时极性相反的太阳黑子磁场在太阳光球层上迁移,并在南北两极积聚。随着这种情况的发生,太阳的全球极地磁场下降到零,然后在相反的方向重建。

 

太阳磁场强度随时间变化(刻度线为3年间隔)。每十一年,它都会降至零,然后再次增长,极性翻转(威尔科克斯太阳天文台)。

 

几个月前就看到了明显的迹象,太阳北极已经改变了符号(你可以将磁场线想象成“凹”和“凸”),但南极尚未改变。现在是反转开始最后阶段的成熟时机。

 

日球电流片形状的示意图——延伸至木星轨道(它延伸得更远)(NASA)。

 

从地球的角度来看,最明显的影响将来自一个名为“日球电流片”的非凡结构的活动。这是旋转的赤道太阳大气层本身的波浪状延伸,是由带电粒子组成,厚约10,000公里,宽达数十亿公里的范围。它的形状由太阳的自转驱动,有些人将其比作芭蕾舞女演员的裙子。实际上在电流片任何单一部分中流动的电流,由太阳磁场感应产生,非常微弱,每平方米只有十亿分之一安培——但它在数十亿公里的范围内累积起来就很可观了。

整个日球层,即太阳围绕自身膨胀的巨大太阳粒子辐射和磁场气泡,一直延伸到与星际介质的界面(旅行者2号最近已穿过那里),在某种意义上都锚定在这个电流片上。

因此,太阳磁极性变化在整个太阳系中传播并不奇怪。具体来说,它会在电流片中引起额外的波浪状,行星——如地球——会一次又一次地穿过这些波纹。这些过渡可能会产生空间天气,即带电粒子与我们行星自身的磁场和高层大气之间的冲突。极光是最明显的表现,但感应地磁电流也可能对我们人类的活动造成严重破坏,就像太阳耀斑或日冕物质抛射冲刷我们时一样。

然而,无需惊慌。一方面,日球电荷片的波纹或褶皱增加实际上可能会屏蔽我们免受更多渗透银河系的宇宙射线的侵袭。在地球表面,我们已经得到了很好的保护,免受这些高能粒子的侵害,但我们的卫星很容易受到损坏,因此一点额外的保护可能会降低辐射损坏和故障的发生率。就太阳本身而言,这次太阳活动极大期是过去一个世纪以来最不活跃的一次,进一步降低了由一点点“老”磁极反转带来的任何风险。

所有这些都不应减损我们最近的恒星的壮丽景象。它令人敬畏的美丽是值得一看的。

 

找到地球——以近似比例显示(如果我们位于光球层之外)——对比2012年8月日冕物质抛射事件,由NASA的太阳动力学天文台拍摄(NASA)。

 

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