太阳的教训研究太阳周期如何为地球创造更安全的未来

1859年，卡林顿事件是有记录以来最强烈的地磁风暴，在全球范围内创造了壮观的极光现象，将夜空照亮得如此明亮，以至于鸟儿开始歌唱，工人们错误地认为太阳已经升起，开始工作。世界各地的电报系统(当时对通信至关重要)开始出现故障，引发火灾，电线杆倒塌，使“维多利亚时代的互联网”陷入混乱。原因是什么?一场能量相当于100亿颗原子弹的巨大太阳耀斑正在向地球喷射带电气体和亚原子粒子。

南加州大学多恩西夫分校的太阳能专家、物理学和天文学教授爱德华·罗兹(EdwardRhodes)表示：“值得庆幸的是，从那以后我们就再也没有遇到过如此强烈的太阳辐射。”“但现在的担忧是：太阳在未来会产生如此严重的事件，以至于会导致我们没有做好准备的问题吗?现在一切都已计算机化，这显然会产生重大后果。”

罗兹于1978年加入南加州大学多恩西夫分校，是太阳物理学领域(即实验日震学)的先驱，该领域使用地震技术(类似于地球物理学家研究地球时使用的技术)来探索太阳的内部结构和动力学。

罗德斯试图了解太阳的结构是否随着太阳活动周期的变化而变化。为此，他和他的团队正在研究太阳黑子——太阳表面上行星大小的强磁场区域，由于比周围环境温度低，所以看起来更暗。

“如果我们能够改进对太阳黑子数量变化和太阳周期活动的预测，那么我们也许能够提高对太空天气的了解，并确定哪些可能会导致地球出现重大问题，哪些不会，”罗兹说。

“在任何特定时间，太阳的活动在不同的周期之间仍然存在很大的变化，”他说。“通过对太阳作为恒星进行基础研究，以了解更多关于它如何变化的信息，我们可以将我们对这些变化的了解与对太空天气的研究结合起来，以确定特定事件是否会像同一阶段的那样强烈。例如，上一个周期。”

太阳周期和太阳黑子

伽利略于1610年首次观察到了太阳周期，他还通过将小型折射望远镜对准纸张或纸板表面，观察太阳黑子在其上移动，上面布满了黑色的太阳黑子。在观察了太阳前半球上的几个斑点后，他意识到，当有些斑点消失两周后又重新出现在太阳的另一侧时，它们是相同的斑点——它们只是从地球上看不见，因为它们位于太阳的另一侧。太阳的另一边。然后，这些信息使伽利略能够通过测量这些斑点移动的速度来计算太阳的旋转速率。

著名的意大利天文学家和他同时代的英国观星家托马斯·哈里奥特(ThomasHarriot)很幸运地在太阳活动最活跃的时期进行了观测。两者都碰巧在太阳进入长时间的最低活动期(现在称为蒙德极小期)之前有35年的时间跨度，在1645年至1645年间的大约70年里，太阳表面上几乎看不到或没有可见的黑子。1715.

在此期间，地球北半球略有降温。冰川延伸，河流结冰，北欧主要城市的气温下降。

新的蒙德极小值?

罗德斯和他的学生一直在调查最近关于太阳正在走向另一个蒙德极小期的说法是否属实。

“太阳周期的研究表明，太阳上的黑子数量在几年前达到了顶峰，”罗兹说。“随着太阳周期变得越来越弱，它开始看起来有点像由伽利略和哈里奥特的太阳黑子组成的图，导致蒙德极小期。”

罗兹自1978年加入南加州大学多恩西夫分校以来，在他的研究小组的协助下一直在运营威尔逊山60英尺太阳塔。它是威尔逊山的两座太阳望远镜之一，也是唯一仍在正式运行的一座。

罗兹抵达南加州大学多恩西夫分校后不久，美国宇航局总部就邀请他加入欧洲航天局规划太阳和日光层观测站(SOHO)航天器的团队。完成的航天器可以每天24小时将相机对准太阳，于1996年进入轨道。它成为主要的航天器仪器，直到它被太阳动力学观测站上的新型1600万像素相机系统取代。在2010年。

Rhodes和他的团队利用SOHO的数据来研究第23周期。现在，他们正在利用太阳动力学观测站的日震和磁成像实验来研究第24和25周期。每两三个月，他们就会收到斯坦福大学部分处理过的新数据。罗德斯的学生接受了处理这些数据的培训，以便团队能够看到与前两个太阳周期相比，本次太阳周期中太阳振荡频率变化的特征。

“在过去一年左右的时间里，我们可以看到，在第25个太阳周期中，太阳可能不会像预测的那样比上一个周期弱很多，”罗兹说。“此外，预期的太阳黑子长期消失可能不会像一些专家声称的那样从2030年代中期开始，而且可能要到未来几个世纪才会出现。”

避免将太阳活动与气候变化混为一谈

罗兹警告不要将太阳活动与气候变化联系起来，也不要得出新的蒙德极小值可能有助于抵消全球变暖的结论。

“因为蒙德极小期发生在地球气候发生变化的时候，我一直担心，如果太阳进入另一个延长的70年活动最低期，人们会说，“看，我们告诉过你，太阳正在地球现在变冷了一点，过去太多的太阳活动使地球变暖，“但事实并非如此，”罗兹说。

即使是太阳整体亮度或太阳总辐照度(每秒到达地球大气层顶部每平方米的阳光量)的微小变化，似乎也不足以造成任何长期差异。气候。

令人惊讶的是，当太阳黑子增加时(人们认为这会导致太阳稍微变暗)，太阳总辐照度却增加了。科学家认为，总的来说，太阳大气中非黑子部分变亮的程度比太阳黑子变暗的程度要多。

“事实上，当太阳上的斑点最多时，它会变得最亮，然后当斑点较少时，它会变得稍微暗一点，这意味着如果我们有70年的斑点很少，那么太阳就会稍微暗一点，”罗兹说。“即使蒙德极小期持续时间较长，也只能短暂且微弱地抵消人为造成的变暖，一旦事件结束，全球气温将迅速反弹。”