太阳活动的高峰期,预测将发生在2024年底至2026年初之间。
太阳的磁场即将反转。以下是对此事件后续的预测。
这种反转对地球产生的影响大部分是有益的。
太阳的磁场即将反转。
(图片来源: 戴西 多布里耶维奇 创作于 咖瓦平台)
太阳即将发生一个重要事件:磁场反转。
这种现象,大约每11年都会发生一次。它是太阳活动周期中的一个重要时段。极性的转变,展示了太阳活跃程度的中值、峰值,并标志着太阳活动开始向着最小值减弱。
上一次太阳磁场反转是在2013年底。但是,到底是什么导致了这种极性的转变呢?它会给地球带来危险吗?让我们来深入探索这一现象,并研究它可能对地球产生的影响。
要了解太阳磁场的反转,首先,熟悉太阳活动周期很重要。这个大约11年的太阳活动周期,是由太阳磁场变化驱动的,并可以从太阳表面的黑子出现频率和强弱,直观的显示出来。在一个太阳活动周期内,太阳活动的高峰期,即太阳活动极大值,根据目前估算,预测它将发生在2024年底至2026年初之间。
其实,但还有另一个非常重要的“海尔周期”,它包含了两个11年的太阳活动周期。太阳天体物理学家、Space.com网站特约撰稿人赖安.弗伦奇说:“海尔周期”大约持续22年。在这个过程中,太阳磁场会反转,然后又回复到初始状态。
在太阳活动极小期,其磁场可近似看作磁偶极子场,有清晰的一个北极和一个南极,类似于地球的磁场。但我们观测太阳活动极大期,会发现“太阳的磁场变得比较复杂,并没有明确的南北极”弗伦奇说。当太阳活动极大期过去,极小期到来时,太阳回复到磁偶极子场状态,同时,极性发生了反转。
即将到来的极性转换,就是说,北半球从北磁场向南磁场转换,而南半球则相反。弗伦奇解释说:“这将使它的磁性方向与地球相似,地球在北半球也有指向南方的磁场。”
那么,是什么导致了极性转换?
这种磁场反转,是由太阳黑子驱动的。太阳黑子是太阳表面的磁性最强最复杂的区域,它可以导致重大的太阳天文事件,如太阳耀斑和日冕物质抛射(CMEs)——等离子体和磁场的大爆发。
在太阳活动高峰期,中纬度地区可见大量太阳黑子;而在太阳活动极小期,仅在赤道地区可见极少数太阳黑子(有时甚至可能黑子数为零)。(图片来源:Future)
弗伦奇说,当太阳黑子靠近赤道出现时,它们的磁场方向不变,而太阳黑子靠近两极形成时,其磁场将与进入的磁场方向相匹配。这就是所谓的海尔定律。
斯坦福大学威尔科克斯太阳天文台负责人、太阳物理学家 托德·霍克西玛 此前告诉Space “活跃区域的磁场会向两极移动,最终导致磁极反转。”。
但,这种极性反转潜在的准确原因,仍然是个谜。斯坦福大学太阳物理学家菲尔·谢勒告诉Space:“这需要深入研究整个太阳活动周期,才能得出结论。”“我们仍然没有一个真正自洽的数学模型,来描述太阳活动。而除非能对其进行正确建模,否则无法真正理解它——真的很难真正理解它。”
这实际上取决于磁场的来源。霍克西玛说:“会出现很多太阳黑子吗?太阳黑子会加强原两极的磁场,还是会对其在局部削弱?这些问题,我们还不知道答案。”
每次磁场反转需要多长时间?
我们所知道的是,太阳磁场反转并不是瞬时的。在整个11年的太阳周期中,它是从偶极子到复杂磁场,再到反向偶极子的逐渐过渡的过程。弗伦奇说:“简而言之,太阳两极反转没有特定的‘某时刻’。这不像地球,地球磁场的反转是通过南北极的迁移来确定的。”
完全反转通常需要一到两年的时间,但不确定,可能每次反转时间会有很大差异。例如,根据美国国家太阳天文台的数据记录,2019年12月结束的第24太阳活动周期中,北极场花了近五年的时间才反转。
磁场反转是如此缓慢,你甚至不会注意到它何时发生。没事的,无论听起来多么恐怖,但这都并不是在表明:地球大灾难即将到来。“明天不是世界末日。”谢勒此前对Space说到。
不过,当然,极性反转还是会带来一些的负面影响。
太阳的磁场反转对我们有何影响?
“太阳圈电流片”的模拟艺术效果图。当磁场改变极性时,会翘曲、变形,形成类似芭蕾舞裙的波浪螺旋形状。
(图片来源:美国国家航空航天局)
确信的是,太阳最近非常活跃,发生了许多剧烈的耀斑喷射和日冕物质抛射事件,在地球上引发了强烈的地磁暴,还导致了大规模的极光现象。
然而,空间天气日益激烈和复杂化,并不是极性反转的直接原因。事实上,这两种事件,往往同时发生。霍克西玛在2013年对Space.com说到。
弗伦奇说:空间天气活跃状况,通常与太阳活动活跃状况,同时达到高峰期,而此时太阳的磁场也是最复杂的。
磁场改变带来的副负面影响,比起它带来的益处,是微不足道的。它可以帮助保护地球,屏蔽银河宇宙射线。——银河宇宙射线是以接近光速传播的高能亚原子粒子,会损坏航天器,并对失去地球大气层保护的人类宇航员造成伤害。
随着太阳磁场的变化,“太阳圈电流片”——一个从太阳赤道向外辐射数十亿英里的庞大表面——变成波浪螺旋形,为抵御宇宙射线提供了更好的屏障。
预测未来太阳周期活跃的强度
科学家们将持续密切关注太阳的磁场反转,并观察它返回磁偶极子状态,需要多长时间。如果在未来几年内发生这种情况,下一个11年周期将相对活跃;但如果进程缓慢,下一个11年周期活跃度将相对较弱,就像上一个太阳周期24一样。
BY:Daisy Dobrijevic 戴西 多布里耶维奇
FY: 椒椒
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