一項(xiàng)對(duì)太陽在南北半球移動(dòng)的反向帶電磁場(chǎng)帶的研究表明，即將到來的太陽黑子周期——第25周期——將是一個(gè)特別強(qiáng)烈的周期。這一結(jié)果與早先專家的預(yù)測(cè)相矛盾，之前專家預(yù)測(cè)這是一個(gè)疲弱的周期。

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這張分裂圖像顯示了太陽活動(dòng)極大期(左邊，攝于2014年4月)和太陽活動(dòng)極小期(右邊，攝于2019年12月)之間的不同。2019年12月標(biāo)志著第25個(gè)太陽活動(dòng)周期的開始，太陽活動(dòng)將再次加速，直到2025年的太陽活動(dòng)最大期。圖片來自NASA/太陽動(dòng)力學(xué)觀測(cè)臺(tái)(SDO)。

剛剛結(jié)束的太陽黑子周期為11年，也就是第24個(gè)周期，這是一個(gè)太陽活動(dòng)明顯較弱的周期。在2014年4月的周期高峰前后，太陽黑子數(shù)量明顯減少，伴隨的太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射也會(huì)比最近的其他太陽周期少。據(jù)專家預(yù)測(cè)，今年9月宣布開始的第25個(gè)太陽活動(dòng)周期也將是一個(gè)弱太陽黑子活動(dòng)周期。

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但是美國國家大氣研究中心(NCAR)的科學(xué)家不同意這種說法。他們?cè)?020年12月7日宣布了他們的預(yù)測(cè)，第25個(gè)太陽周期將是有記錄以來最強(qiáng)的太陽周期之一。以下文章由勞拉·斯奈德撰寫，最初發(fā)表于NCAR & UCAR新聞。經(jīng)允許在此轉(zhuǎn)載。

與官方預(yù)報(bào)(美國國家海洋和大氣管理局的空間天氣預(yù)報(bào)中心，美國政府提供空間天氣預(yù)報(bào)、觀察、警告和警報(bào)的官方來源)直接相反，由美國國家大氣研究中心(NCAR)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)科學(xué)家小組預(yù)測(cè)，今年秋天開始的太陽黑子活動(dòng)周期可能是有記錄以來最強(qiáng)的一次。

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在2020年11月24日發(fā)表在同行評(píng)議期刊《太陽物理學(xué)》上的一篇新文章中，研究小組預(yù)測(cè)，太陽黑子周期的第25個(gè)周期將達(dá)到頂峰，最大的太陽黑子數(shù)量將在大約210到260之間，這將使這個(gè)新的周期躋身于觀測(cè)到的為數(shù)不多的頂級(jí)周期之列。該小組預(yù)測(cè)太陽黑子峰值將達(dá)到115。

剛結(jié)束的太陽黑子的第24個(gè)周期，太陽黑子數(shù)量最大時(shí)達(dá)到116，由NASA和美國國家海洋與大氣管理局（NOAA）召集的專家小組一致預(yù)測(cè)，太陽黑子的第25周期將會(huì)同樣弱，專家組預(yù)測(cè)該周期太陽黑子數(shù)量的峰值為115。

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如果由NCAR主導(dǎo)的新預(yù)測(cè)得到證實(shí)，它將為研究團(tuán)隊(duì)的非傳統(tǒng)理論提供支持（詳情可查閱過去十年針對(duì)此理論發(fā)表的一系列論文），即太陽具有重疊的22年期磁循環(huán)，它們相互作用產(chǎn)生了眾所周知的為期11年的太陽黑子周期。 據(jù)研究作者所說，這個(gè)22年周期循環(huán)像發(fā)條一樣重復(fù)，可能會(huì)成為最終準(zhǔn)確預(yù)測(cè)黑子周期的時(shí)間和性質(zhì)以及它們產(chǎn)生的許多其他影響的關(guān)鍵。

NCAR副主任斯科特·麥金托什（Scott McIntosh）是領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的太陽物理學(xué)家。 他說：

因?yàn)閷?duì)驅(qū)動(dòng)太陽黑子周期的機(jī)理缺乏基本的了解，所以科學(xué)家們一直致力于預(yù)測(cè)黑子周期的長短和強(qiáng)度。 如果我們的預(yù)測(cè)被證明是正確的，我們將有證據(jù)證明我們探索太陽內(nèi)部磁場(chǎng)機(jī)制的框架是在正確的道路上。

這項(xiàng)新研究得到了國家科學(xué)基金會(huì)（NCAR的贊助方）和NASA的“星際生活”計(jì)劃的支持。

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左圖：以22年為一個(gè)周期，用紅色和藍(lán)色表示的帶相反電荷的磁場(chǎng)條帶向赤道行進(jìn)，當(dāng)它們?cè)诔嗟老嘤鰰r(shí)就會(huì)相消。 右圖：上面的動(dòng)畫顯示了黑子總數(shù)（黑色線）和南（藍(lán)色線）北（紅色線）半球?qū)Υ说呢暙I(xiàn)，下面的動(dòng)畫顯示了黑子的位置。 圖片來自NCAR / UCAR

第25個(gè)太陽周期開始于一聲巨響：接下來會(huì)發(fā)生什么？

在麥金托什之前的工作中，他和他的同事利用對(duì)日冕亮點(diǎn)、太陽大氣層中極紫外光的短暫閃爍的觀測(cè)，勾勒出了一個(gè)長達(dá)22年的延長的太陽周期的輪廓?？梢钥吹?，這些亮點(diǎn)從太陽的高緯度向赤道行進(jìn)，歷時(shí)超過20年。當(dāng)它們跨越中分緯度時(shí)，這些亮點(diǎn)正好與太陽黑子的活動(dòng)出現(xiàn)相吻合。

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麥金托什認(rèn)為，亮點(diǎn)標(biāo)記著環(huán)繞太陽的磁場(chǎng)帶的行進(jìn)。 當(dāng)來自南北半球的磁場(chǎng)帶（帶有相反電荷的磁場(chǎng)）在赤道相遇時(shí)，它們會(huì)相消產(chǎn)生一個(gè)“終結(jié)帶”事件。 麥金托什說，這組終結(jié)帶是太陽22年周期的關(guān)鍵標(biāo)記，因?yàn)樗鼈儤?biāo)志一個(gè)磁周期的結(jié)束以及相應(yīng)的黑子周期，并觸發(fā)了下一個(gè)磁周期的開始。

當(dāng)一組攜帶相反電荷的條帶向赤道遷移大約一半時(shí)，在高緯度會(huì)出現(xiàn)另一組條帶并開始自己的遷移。 盡管在高緯度出現(xiàn)這些條帶的速度相對(duì)一致（每11年出現(xiàn)一次），但它們有時(shí)在越過中緯度時(shí)會(huì)變慢，這似乎會(huì)削弱即將到來的太陽周期強(qiáng)度。

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這種情況的發(fā)生是因?yàn)闇p速行為增加了帶相反電荷條帶組的重疊和相互干擾的時(shí)間。減速行為通過適時(shí)產(chǎn)生終結(jié)帶事件來延長當(dāng)前的太陽周期，而再適時(shí)移出終結(jié)帶則會(huì)消耗下一周期的黑子產(chǎn)生率。

該研究的合著者鮑勃·里蒙（Bob Leamon）是馬里蘭大學(xué)巴爾的摩分校的研究員。 他說：

當(dāng)我們回顧長達(dá)270年的終結(jié)帶事件觀察記錄時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)終結(jié)帶之間的時(shí)間越長，下一個(gè)周期就越弱。 相反，終結(jié)帶之間的時(shí)間越短，下一個(gè)太陽周期越強(qiáng)。

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過去，科學(xué)家很難看到這種相關(guān)性，因?yàn)樗麄儜T常從相鄰兩個(gè)太陽極小期來測(cè)量太陽黑子周期的長度，但太陽極小期是通過平均事件而不是精確事件來定義的。在這項(xiàng)新研究中，研究人員對(duì)終結(jié)帶進(jìn)行了測(cè)量，這可以提高精度。

雖然終結(jié)帶事件大約每11年發(fā)生一次，并標(biāo)志著黑子周期的開始和結(jié)束，但終結(jié)帶之間的時(shí)間可以有數(shù)年浮動(dòng)。 例如，第4個(gè)黑子周期開始于1786年的終結(jié)帶，終止于1801年的終結(jié)帶，這是史無前例的兩終結(jié)帶相隔15年之久。 接下來的第5個(gè)黑子周期非常弱，其峰值只有82個(gè)黑子。 該周期也成為道爾頓極小期（Dalton Grand Minimum）的開始。

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同樣，第23個(gè)太陽黑子周期從1998年開始，直到13年后的2011年才結(jié)束，而即將結(jié)束的第24個(gè)太陽黑子周期也很弱，但該周期也很短，只有不到10年的時(shí)間，這是新研究樂觀地預(yù)測(cè)第25個(gè)太陽黑子周期會(huì)很強(qiáng)的基礎(chǔ)。 麥金托什說：

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只要你在歷史記錄中確定了終結(jié)帶，這種模式就會(huì)變得顯而易見。 正如社群所預(yù)測(cè)的那樣，對(duì)第25個(gè)太陽黑子周期疲弱的預(yù)測(cè)將完全偏離目前數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給我們的一切依據(jù)。

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概要：美國國家大氣研究中心的科學(xué)家說，他們對(duì)在太陽南北半球移動(dòng)的攜帶相反電荷的磁場(chǎng)帶的研究表明，即將到來的太陽黑子周期（第25個(gè)周期）將是一個(gè)特別強(qiáng)的周期。 這一結(jié)果與先前專家預(yù)測(cè)的第25個(gè)周期（與周期24相似）將產(chǎn)生低于平常數(shù)量的黑子直接矛盾。

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作者：EarthSky Voices?

FY：Astronomical volunteer team

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