一項對太陽在南北半球移動的反向帶電磁場帶的研究表明，即將到來的太陽黑子周期——第25周期——將是一個特別強烈的周期。這一結果與早先專家的預測相矛盾，之前專家預測這是一個疲弱的周期。
這張分裂圖像顯示了太陽活動極大期(左邊，攝于2014年4月)和太陽活動極小期(右邊，攝于2019年12月)之間的不同。2019年12月標志著第25個太陽活動周期的開始，太陽活動將再次加速，直到2025年的太陽活動最大期。圖片來自NASA/太陽動力學觀測臺(SDO)。
剛剛結束的太陽黑子周期為11年，也就是第24個周期，這是一個太陽活動明顯較弱的周期。在2014年4月的周期高峰前后，太陽黑子數量明顯減少，伴隨的太陽耀斑和日冕物質拋射也會比最近的其他太陽周期少。據專家預測，今年9月宣布開始的第25個太陽活動周期也將是一個弱太陽黑子活動周期。
但是美國國家大氣研究中心(NCAR)的科學家不同意這種說法。他們在2020年12月7日宣布了他們的預測，第25個太陽周期將是有記錄以來最強的太陽周期之一。以下文章由勞拉·斯奈德撰寫，最初發(fā)表于NCAR & UCAR新聞。經允許在此轉載。
與官方預報(美國國家海洋和大氣管理局的空間天氣預報中心，美國政府提供空間天氣預報、觀察、警告和警報的官方來源)直接相反，由美國國家大氣研究中心(NCAR)領導的一個科學家小組預測，今年秋天開始的太陽黑子活動周期可能是有記錄以來最強的一次。
在2020年11月24日發(fā)表在同行評議期刊《太陽物理學》上的一篇新文章中，研究小組預測，太陽黑子周期的第25個周期將達到頂峰，最大的太陽黑子數量將在大約210到260之間，這將使這個新的周期躋身于觀測到的為數不多的頂級周期之列。該小組預測太陽黑子峰值將達到115。
剛結束的太陽黑子的第24個周期，太陽黑子數量最大時達到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測，太陽黑子的第25周期將會同樣弱，專家組預測該周期太陽黑子數量的峰值為115。
如果由NCAR主導的新預測得到證實，它將為研究團隊的非傳統(tǒng)理論提供支持（詳情可查閱過去十年針對此理論發(fā)表的一系列論文），即太陽具有重疊的22年期磁循環(huán)，它們相互作用產生了眾所周知的為期11年的太陽黑子周期。 據研究作者所說，這個22年周期循環(huán)像發(fā)條一樣重復，可能會成為最終準確預測黑子周期的時間和性質以及它們產生的許多其他影響的關鍵。
NCAR副主任斯科特·麥金托什（Scott McIntosh）是領導這項研究的太陽物理學家。 他說：
因為對驅動太陽黑子周期的機理缺乏基本的了解，所以科學家們一直致力于預測黑子周期的長短和強度。 如果我們的預測被證明是正確的，我們將有證據證明我們探索太陽內部磁場機制的框架是在正確的道路上。
這項新研究得到了國家科學基金會（NCAR的贊助方）和NASA的“星際生活”計劃的支持。
左圖：以22年為一個周期，用紅色和藍色表示的帶相反電荷的磁場條帶向赤道行進，當它們在赤道相遇時就會相消。 右圖：上面的動畫顯示了黑子總數（黑色線）和南（藍色線）北（紅色線）半球對此的貢獻，下面的動畫顯示了黑子的位置。 圖片來自NCAR / UCAR
第25個太陽周期開始于一聲巨響：接下來會發(fā)生什么？
在麥金托什之前的工作中，他和他的同事利用對日冕亮點、太陽大氣層中極紫外光的短暫閃爍的觀測，勾勒出了一個長達22年的延長的太陽周期的輪廓。可以看到，這些亮點從太陽的高緯度向赤道行進，歷時超過20年。當它們跨越中分緯度時，這些亮點正好與太陽黑子的活動出現相吻合。
麥金托什認為，亮點標記著環(huán)繞太陽的磁場帶的行進。 當來自南北半球的磁場帶（帶有相反電荷的磁場）在赤道相遇時，它們會相消產生一個“終結帶”事件。 麥金托什說，這組終結帶是太陽22年周期的關鍵標記，因為它們標志一個磁周期的結束以及相應的黑子周期，并觸發(fā)了下一個磁周期的開始。
當一組攜帶相反電荷的條帶向赤道遷移大約一半時，在高緯度會出現另一組條帶并開始自己的遷移。 盡管在高緯度出現這些條帶的速度相對一致（每11年出現一次），但它們有時在越過中緯度時會變慢，這似乎會削弱即將到來的太陽周期強度。
這種情況的發(fā)生是因為減速行為增加了帶相反電荷條帶組的重疊和相互干擾的時間。減速行為通過適時產生終結帶事件來延長當前的太陽周期，而再適時移出終結帶則會消耗下一周期的黑子產生率。
該研究的合著者鮑勃·里蒙（Bob Leamon）是馬里蘭大學巴爾的摩分校的研究員。 他說：
當我們回顧長達270年的終結帶事件觀察記錄時，我們發(fā)現終結帶之間的時間越長，下一個周期就越弱。 相反，終結帶之間的時間越短，下一個太陽周期越強。
過去，科學家很難看到這種相關性，因為他們慣常從相鄰兩個太陽極小期來測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。在這項新研究中，研究人員對終結帶進行了測量，這可以提高精度。
雖然終結帶事件大約每11年發(fā)生一次，并標志著黑子周期的開始和結束，但終結帶之間的時間可以有數年浮動。 例如，第4個黑子周期開始于1786年的終結帶，終止于1801年的終結帶，這是史無前例的兩終結帶相隔15年之久。 接下來的第5個黑子周期非常弱，其峰值只有82個黑子。 該周期也成為道爾頓極小期（Dalton Grand Minimum）的開始。
同樣，第23個太陽黑子周期從1998年開始，直到13年后的2011年才結束，而即將結束的第24個太陽黑子周期也很弱，但該周期也很短，只有不到10年的時間，這是新研究樂觀地預測第25個太陽黑子周期會很強的基礎。 麥金托什說：
只要你在歷史記錄中確定了終結帶，這種模式就會變得顯而易見。 正如社群所預測的那樣，對第25個太陽黑子周期疲弱的預測將完全偏離目前數據呈現給我們的一切依據。
概要：美國國家大氣研究中心的科學家說，他們對在太陽南北半球移動的攜帶相反電荷的磁場帶的研究表明，即將到來的太陽黑子周期（第25個周期）將是一個特別強的周期。 這一結果與先前專家預測的第25個周期（與周期24相似）將產生低于平常數量的黑子直接矛盾。
作者：EarthSky Voices
FY：Astronomical volunteer team
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