比较四轮太阳周期,两份记录对不上了。
按黑子数量看,第25太阳周期弱于第22周期。可太阳内部的高频振动,频率变化却接近那个更强的旧周期。
这组反差把线索指向表面下约1000公里。研究者通过振动推断,那里的结构变化可能越来越集中。
黑子较少,高频的变化却接近旧周期
太阳活动大约每11年起落一次。极大期常有更多黑子,极小期则相对安静。
黑子是磁场影响下形成的较冷区域。它们看起来暗,是因为周围更亮。
左为2014年极大期,右为2019年极小期。不同日期的太阳影像拼成对照。
以一年为窗口平滑黑子数,第25周期峰值比第22周期低约25%。单看这项指标,太阳确实没那么活跃。
伯明翰大学牵头的团队又看了另一份记录。他们追踪了1987年至2025年的振动频率。
数据覆盖第22至第25周期。第25周期高频振动的频率变化,与第22、23周期相当。
两份记录衡量的是不同表现,单看黑子会漏掉内部变化。
望远镜怎样“听”到太阳
太阳内部有声波不断传播。近表面的热气体上升后冷却下沉,湍流持续激发这些波。声波让太阳表面发生细微运动。
研究者从太阳光里读取这种运动,而非把麦克风朝向天空。
表面朝我们运动时,光谱向蓝端偏一点。远离时,就向红端偏一点。
这种多普勒变化可以用来测量振动。再把长时间的记录拆开,便能找出不同的振动频率。
这次使用的BiSON观测网有六座望远镜。
它们分布在全球,为跨越近40年的比较积累数据。研究者以一年为一段分析记录,每隔三个月向后挪一次。频率变化因此可以沿着周期持续追踪。
振动频率随活动周期起伏的示意图。红点标出极大期,蓝点标出极小期。
不同频率,留下不同深度的线索
团队把振动分成低、中、高三个频段。同样是声波,它们对内部变化的敏感位置并不一样。
高频振动对最外层约1000公里内的变化更敏感。低频振动对约3000公里以内的浅层,敏感度较低。
这两个深度是探测敏感性的尺度。太阳内部没有两条整齐的分界线。
如果变化越来越集中在浅处,不同频段就可能给出不同反应。三个频段放在一起,才有了判断深度的依据。
比较还用了10.7厘米波长的太阳射电流量。它与黑子数一起,充当传统活动指标。
研究者先用第22周期把两类记录对齐。随后沿用这把尺子,比较后面的周期。
低频记录约从2005年开始偏离原来的对应关系。到了第25周期,高频记录的反差尤其清楚。
从上到下为高、中、低频段。蓝点是频率变化,橙线与绿虚线是按第22周期缩放的黑子和射电指标;数据经过平滑。
三个频段的对照支持一种解释,周期相关的结构变化可能越来越集中在近表面。
频率响应提供了深度线索,磁场整体的位置还没有被直接测出。
下一个周期,会不会继续这样
观察到的变化跨越数十年。但四个周期,还不足以决定它是否会一直延续。太阳还有约22年的磁性周期。
研究者提出,这种更长的节律也可能参与其中。
观测网会继续记录第25周期的后半程,并追踪第26周期。下一轮数据能检验,频率与黑子的关系会不会恢复。
太阳爆发确实会影响卫星和电网。不过,这项研究没有测出风暴次数或强度增加。
它留下的具体问题是,黑子起落相似时,下面的结构还会不会照旧变化。
下次比较两个太阳周期,你会只看黑子峰值,还是把振动记录一起放进来?
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