一个太阳物理学家有关太阳活动的模型正在有序进行

国家航空航天局与太阳有关的预测被证明是错误的，这个团队的模型仍然在按照计划进行。

太阳比太空天气预报员预测的要活跃得多。(图片来源:NASA/太阳动力学观测站)

太阳的第25周期在2021年开始，预测员认为它可能是一个温和的太阳周期，但是事实正好相反。从一开始，太阳周期已经逐渐超出了世界首要专家的预测，产生了更多的太阳黑子且喷涌出了更多太阳风暴、耀斑和爆发。

但是即使大多数空间气象学家冥思苦想还是只能说：“我们仍然对我们的星球了解的很少。”一个太阳物理家成为了空间气象预测领域的黑马，他的关于太阳行为的模型似乎找到了正确答案。

对太阳辐射磁盘的粗略一看了展示出了一点关于这个星球的动力学寿命。作为地球上的普通人，我们会感觉受到很多影响，当讨厌的云层阻挡住太阳光线时。但是自从17世纪装配了望远镜的天文学家就已经知道太阳的表面在日复一日地改变，爆发的太阳黑子增长、减少、变形，在太阳表面移动然后消失，随着时间的流逝被新的取代。自从1749年天文学家就开始仔细地记录这些太阳黑子，到了19时间中期，他们意识到这些黑子的数量和尺寸起伏伴随着一个大约11年的太阳周期。自从开始记录以来，太阳已经完成了24个周期，现在正进行着第25个周期。

但是在起伏中还有更多事情，就像太阳黑子生长和消失的数量在一个单独的周期中，一个周期到下一个周期的周期变化的生产率这个模式仍然探索较少。

两个预测

据公布，结束于2019年11月的第24周期是记录中最弱的那一个，但它与随后的第25周期重叠了相当大一部分。当一组来自国家航空航天局和国家海洋和大气管理局的专家一起估算太阳的第25活动周期时，他们预测接下来的一个周期将同样衰弱。

但是与此同时另一个预测出现了，来自一个太阳物理学家同时也是国家大气研究中心的副主任斯科特·麦金托什带领的团队推断结果来看，预测结果全然相反：第25周期可能是历史记录中更强的一个。

“我们回顾了140多年的有关太阳磁场活动的资料和它与太阳黑子数量之间的关联”，麦金托什说，“有一个模式可以决定将要发生太阳黑子周期的大小。我们在25周期之前预测到了相同的模式，我们基于此产生了一个大胆的猜想：第25周期可能是第24周期的两倍。”

这个团队在2020年11月将他们的预测发布在了杂志《太阳物理学》中。从那以后，即使国家海洋和大气局和国家航空和宇宙航行局的专家感到疑惑，但是麦金托什和他的同事观测的太阳活动完全符合他们的预期。

例如，虽然国家海洋和大气局和国家航空和宇宙航行局预测到只有27的太阳黑子在2021年11月，但太阳产生了67——大于估算值的两倍。在2022年5月，有97的太阳黑子，且产生太阳耀斑和日冕物质抛射，而不是国家海洋和大气局和国家航空和宇宙航行局预测的37。强烈的太阳活动也导致了地球上的磁暴，给在轨卫星造成了巨大损害，也引起了绚丽的极光。

官方预测的太阳最大值的峰值在2025年4月，有115的太阳黑子。但是如果这个图表曲线按照当前麦金托什和他的团队所预测的趋势，太阳将会在这一年底轻易的达到每个月115的太阳黑子，而峰值会在两年后，超过210每个月的太阳黑子。

“太阳现在持续活动十分强烈”，麦金托什说，“月复一月，它仍继续按照这个轨迹。但我们将会预测到，太阳有时会做一些奇怪的事情，而明天这个循环可能就会完全消失。”

海洋和大气局的太空气象预测中心的太空科学家方慈玮，他认同官方对太阳周期的预测是不准确的，且承认科学家们现在对这个因素的理解使太阳的行为相当受限。

“我们不知道什么促使了强烈的太阳活动”，方慈玮说，“太阳行为的改变基于不同的周期，从11天的短周期到80年的长周期。仍然有许多未知，我们只是没有足够的数据点或知识去（准确地预测）太阳活动。”

太阳黑子的数量在太阳11年的活动周期内变化。(图片来源:NASA/SDO)

海尔周期

所以麦金托什和他的同事的“疯狂的科学猜想”究竟是基于什么呢？团队研究发现大约11年的太阳黑子周期的产生与所谓的海尔周期——一个22年磁场周期之间的关系,海尔周期在相反的磁波两极从太阳两极像赤道移动期间出现，他们最终会在那里相遇然后相互抵消。

海尔周期在20世纪早期被天文学家乔治·埃勒里·海尔发现，可能是被所谓的太阳发动机驱动的，太阳核中熔融物的运动产生了太阳磁场。海尔周期包含两个太阳黑子周期，在每个太阳黑子周期结束时，恒星的磁极交换。海尔周期在22年之后结束，磁场回到原始状态。

麦金托什和他的同事认为在海尔周期期间磁波的干扰导致了太阳表面斑点的产生。

“从大约10年前，我们就在追踪海尔周期的演化”，麦金托什说，“一旦你知道你要寻找什么，你就能回到1860年，在摄影刚开始的时候，提取这些来自正确的观察中的特征。”

科学家模仿磁周期的发展，并将它和历史上观察的太阳黑子做比较。他们发现了一个相一致的模式：在每个新的11年循环开始时，太阳黑子在太阳的中纬度出现，直到后来才越来越接近赤道，与那些电磁波的运动相匹配。

“电磁波大约用了19年才到达赤道，但是当他们相遇时，在几个月内就结束了这个进程，太阳从有太阳黑子在赤道活动到什么都没有”，麦金托什说，“当什么都没有了，新的活动在中纬度开始产生，新的太阳黑子周期开始。”

“终结者”

“在中间相遇”是相反的磁场之间相互抵消。这个事件似乎终结了以前是太阳周期而且启动了新的周期，使科学家给他取了“终结者”的绰号。“这个终结者究竟是怎样出现的似乎对下一个太阳周期的强度特别重要”，麦金托什说。

“我们第一次发现它在大约9年前”，麦金托什说，“我们浏览了140年的数据，我们能计算这些终结者事件在赤道的粗略尺寸，测量磁系的重叠部分。当你将他与即将到来的周期强调相比，你会得到一个非常强烈的线性关系。”

数据似乎表明在终结者的时间越多，下一个太阳周期越弱。

“在24和25太阳周期之间的终结者有一点推迟”，麦金托什说，“24太阳周期似乎不想离开。”这个事件最终发生在2021年11月，使麦金托什的团队能够最终敲定他们的太阳周期预测。

“他将刚好高于历史平均值，按照每月190±20的稳定的太阳黑子数量。”麦金托什在二月告诉太空天气档案中心。

然而，方慈玮告诫说目前对现在的太阳周期下结论还为时尚早。“事实上，我们现在有一个强烈的太阳活动，但并不意味着我们已经看到了一个更高的太阳周期”，他说，“在我们得出结论之前仍然有一些工作需要科学家们做。”

BY:Tereza Pultarova

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