太阳到底出了什么问题?

越来越捣蛋的太阳

正如眼睛是心灵之窗,太阳黑子是观测太阳内在磁场活动的窗口。当太阳内部深处形成巨大的磁力环,该处将会产生井喷并突破太阳表面,从而使表面的局部地区温度下降,看上去就像一个暗斑,这就是黑子的形成。黑子数目的任何改变都反映了太阳内部活动的变化。“在这个过程中,太阳给予一个让我们观察它的好机会。”Hathaway说。

当每11年周期终结时,太阳黑子数目将会下降,太阳风暴会衰减,所有都会风平浪静。这个“太阳活动极小期”并不长久,在一年以内,黑子和风暴将逐渐变强,一个新的太阳活动高潮即将降临。

在最近这次“活动极小期”的特别之处就在于,太阳似乎在启动新一轮的活动周期上出现了麻烦。太阳从2007年末开始平静下来,所以大家都认为2008年并不会出现大量的黑子。而计算机模型预测,当黑子再次回归时,它们将会短时间大量涌现。据报道,Hathaway曾估计下一太阳周期有可能是“很好很强大”:更多的太阳黑子,太阳风暴,以及更多的能量将会喷发到太空中。其他学者则预测这将会是有记录以来太阳周期中活动最频繁的一次。但麻烦就在于,没有人将这个告诉太阳。

人们断定最近一次的太阳周期将会是有记录以来活动最频繁的一次。但麻烦就在于,没有人将这个告诉太阳。

显示这个预测错误的第一个迹象是,2008年表现得比预测中更为平静。这一年,太阳在73%的时间内没有黑子,这即使对于“活动极小期”来说也是极端的低点。相比起来只有1913年的极小期更为极端,那一年里85%的时间内太阳是干净的。

当2009年降临,太阳物理学家看到了一些活动,但他们并没有弄懂。太阳的了无生气一直延续下来,直到12月中旬,一组最大的可持续数年的太阳黑子出现了。太阳终于回归正常?不一定。

尽管太阳周期最终还是回到原来的样子,但是太阳黑子的数目却至今仍然低于预期。太阳内部正在发生着某些事情,模型并不能预测到某些事情,但,那些事情究竟是什么?

从太空到地面各组天文望远镜如潮水般地涌向太阳观测中,返回的结果显示,问题可能出在太阳上两条巨大的气体输送带,它们负责不断地将物质和磁场穿过表层在太阳内外进行循环。平均来说,输送带每完成一次循环需要40年。

当Hathaway的团队仔细检查观测记录,试图搜寻预测模型是否有什么问题时,他们留意到,从2004年起,输送带穿越表层的气体流动开始加速。

但太阳深处的循环却又不是这个情况。亚利桑那州土桑市(Tucson)国家太阳观测台的Rachel Howe和Frank Hill,利用对太阳表层类似地震波的扰动所得的观测资料,推测太阳内部的情况。他们通过2009年的分析数据,发现当表层流动加快,内部的流动却会慢慢停止下来。

这些发现使目前所认为最优秀的电脑模型变得无任何价值。“这对我们的理论产生了挑战,”Hathaway说,“但那样也还不错。”

这些工作,不仅仅使我们对太阳的理解更进一步,同时会使我们目前视为头等大事的气候问题产生影响。关于气候问题一直有高度争议。一些人正忙着去寻求太阳是地球气候变化最大元凶的证据,从而能够使人类和人类所产生的温室气体脱离干系;而其他人却断定太阳在气候变化问题上只担当了个跑龙套。

如果希望这个争议能够通过实验解决,最好的方法莫过于是保持其他因素不变,然后去掉其中一个潜在因素,看看是否会产生不同影响。太阳活动在过去的两年发生减弱,这正正符合了上面的实验条件,因为其减弱能大大改变影响地球的太阳辐射。“作为一个自然启动的实验,这当然是非常好的,”伦敦帝国理工学院的气候学者Joanna Haigh说道,“现在我们要看看地球有什么反应了。”





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