圖解：太陽黑子是太陽表面常出現的特殊的暗影區域。

墨西哥古印第安人認為他們的太陽神有一張長有斑的臉。古代中國人認為這些斑點是太陽内的星星。文藝複興時期的天文學家認為它們是未被發現的行星。今天，仍有人認為太陽黑子的出現與UFO和超自然現象有關。也有人用它們來解釋人類造成的氣候變化。而其餘的人則好奇是否它們造成了無線通信的中斷和電台廣播中的靜電幹擾。

我們在讨論的太陽黑子，是那些些在太陽表面經常出現的奇怪的黑影。它們經常成對，或以被稱為‘帶’的群組，在太陽赤道南北兩側40-50緯度中出現。太陽黑子之間的大小會有很大的不同，從直徑不足30公裡一直到地球大小的數倍。一些小的太陽黑子可能會持續不到一小時，但一些大的黑子會持續最長6個月的時間—例如2004年觀測到的一個20倍地球大小的黑子—大到肉眼可見。但是記住，不使用濾鏡直接觀察太陽是一個非常壞的主意并可能損傷你的眼睛。（後面我們會介紹安全觀測太陽黑子的方法。）

太陽黑子出現及變換位置的規律被稱為太陽黑子周期。千萬不要認為太陽黑子是一般的微觀天文現象，很多在地球上由UFO和氣象變化現象愛好者報告的相關現象，實際上都是由太陽黑子及相關的太陽活動引起。

下一部分，我們将探讨太陽黑子形成的物理過程。

圖解：這些太陽黑子可能看起來并不大，但實際上大多數都比地球要大

太陽黑子呈現暗色是因為它們的溫度比太陽可見表面或光球周圍的區域要低。光球層的溫度約為10000華氏度，（5537.8）攝氏度。太陽黑子内部較暗的部分為本影，那裡的溫度約比太陽表面的其他位置低1600度。本影周圍被稍亮一些且面積更大的半影包圍，半影内的溫度約比太陽表面低500度。太陽黑子表現為低溫，由于它們是強磁場區域—磁場強到會阻止溫度流失。

太陽黑子的出現是由于太陽并不像地球及其他太陽系内更靠内的行星一樣由岩石組成，太陽是一個由氣體組成的，由于熱量而在内部不斷對流的完整球體。太陽的外層和内層以不同的速度自轉；在太陽外層，赤道部分自轉的速度高于南北極。（赤道部分需要25個地球日自轉一周，而南北極需要36個地球日自轉一周。）随着時間的累積，這樣表面不均衡且混亂的旋轉速度将造成太陽磁場的變化和扭曲，正如你在床上輾轉反側後造成床單的褶皺和堆積。在床單堆積的部分—即磁感線變得密集的區域，那裡的磁場強度強大到将熱量抑制在其下面并阻止熱量上升到太陽表面，由此形成了太陽表面的低溫區域，即太陽黑子。由于太陽黑子内的溫度較周圍低，造成它們看起來較暗。同時，被太陽黑子阻擋的熱量會流入它們周圍的區域，造成這些區域的溫度進一步升高而比通常顯得更熱更亮，造成太陽黑子周圍更高的對比度而使它們看起來更加明顯。

從地球上看，太陽黑子會随着太陽表面的活動而移動（我們之前讨論過，太陽表面并不是整體同步地移動）。太陽自轉的時間大大長于地球自轉，但由于太陽的體積約比地球大100倍，太陽黑子移動的速度看起來會是地球自轉速度的4倍。

太陽黑子的平均大小約和地球一樣大，但也會出現非常，非常大的太陽黑子。科學家通常以太陽黑子占太陽可視面（即太陽表面積的一半）的比例來衡量它們的大小。上世紀記錄到的最大的太陽黑子出現于1947年。覆蓋了61.32億分之一的太陽可視面積—大約是地球表面積的18倍。[來源：歐洲航天局]

下一部分中，我們将分析太陽黑子的周期和它們發生的原因

在倫敦格林威治的英國皇家天文台保存有自1874年以來太陽黑子出現的大小和位置的詳細記錄。數據顯示，太陽黑子并不随機地出現在太陽表面，它們的分布集中于太陽赤道兩側的兩個緯度帶中。同時，太陽黑子在緯度帶中出現的頻率、位置和強度也會随着時間改變。大約每11年，太陽黑子出現的數量會從接近0增加到100以上，然後再次下降到接近0并開始一個新的周期。太陽黑子這樣的活動規律被成為太陽黑子周期。自1700年以來，太陽黑子周期的長度在9到14年之間變化。在一個周期初始，太陽黑子形成于太陽的中緯度地區，但随着周期的推進，太陽黑子會在更接近于赤道的位置出現。

根據天文學家莫蘇米·迪克帕蒂和他的同事最近建立的模型，太陽黑子周期的發生是由于太陽内部存在某種對高溫、電離的氣體，即等離子體的搬運機制造成的。這種搬運機制将等離子體在太陽赤道和兩極之間以若幹年為周期往複搬運。當太陽黑子周期早期的黑子強度減弱時，它們會在下方移動的等離子流中留下它們的磁性特征，這些磁性特征會被等離子流攜帶到太陽兩極，而後進入太陽内部。太陽内部的磁場會受到這些磁性特征的幹擾，同時這些磁性特征在被等離子流再次帶到太陽赤道表面之前會被加強。之後，這些等離子流會制造出新的，強度更大的太陽黑子。

太陽黑子周期在時間上并不對稱，在周期開始，太陽黑子的活動會快速增強，之後較平穩地減弱。太陽黑子周期中黑子活動最強的時期被稱為太陽活動極大期（或極大期）。同時，太陽活動最微弱，幾乎觀察不到太陽黑子的時期被稱為太陽活動極小期。極小期通常會持續數年，但有時也會持續更長的時期。例如在1650到1710的60年期間都幾乎沒有太陽黑子的活動，這一時期被以觀察到它的天文學家的名字命名為蒙德極小期。

（雖然天文學家對其他一些恒星會偶然進入這樣長的休眠期已經建立了理論模型，但太陽的蒙德極小期的出現原因仍是個迷。）蒙德對太陽活動強度與時間的關系繪制了圖表，在圖表上，太陽活動的強度的曲線看起來像蝴蝶的輪廓，太陽黑子的周期曲線看起來像蝴蝶的翅膀。科學家仍在緻力于預測太陽黑子活動的方法，使我們能夠更好地應對它們可能對地球上的電網和通信系統造成的影響。

下一部分，我們将會讨論太陽黑子對地球的影響。

太陽黑子的活動關聯着其它的太陽現象如耀斑和日冕物質抛射（CME）。太陽耀斑是太陽突然釋放出的能量，而CME則會向空間中抛射熾熱的等離子。發生CME的具體原因尚不清楚，但太陽黑子的群組越大，這類太陽氣象的強度通常也會越大。耀斑和CME會射出大量的能量以及帶電粒子并高速地沖擊地球大氣，這将造成磁暴并幹擾無線電和無線電話通信，同時也可能癱瘓及破壞電力電網。例如1989年的太陽活動極大期間，太陽釋放的能量造成的電路浪湧破壞了魁北克水電系統的部分變壓器，造成加拿大和美國東北超過6百萬人斷電9小時以上。有時，太陽活動也會幫助增強無線電傳輸，因為它的輻射使得大氣層能更好地向地面反射更高頻率的無線電。

由太陽活動帶來的輻射理論上對太空行走的航天員和在高空飛行的機組和乘客的健康是有威害的，但目前為止還沒有證據證明任何人由于暴露在這類輻射中緻病。

太陽氣象對地球氣候的影響是否有聯系尚不明确，有太多的因素在同時影響着地球的氣候—從火山爆發到人類排放的溫室氣體。在17到18世紀之間的蒙德極小期，太陽黑子幾乎沒有活動過，歐洲和北美也遭遇了低溫和極端寒冬。然而，雖然科學家們認為這期間太陽紫外線輻射的減弱可能造成了地球氣候的變化，他們還無法完全确定這兩個現象是否有關聯。

UFO和超自然現象追随者也報告過太陽黑子活動與未知現象的聯系，但這些報告可能更加受到他們對超自然現象信仰的影響。

接下來，我們将探究天文學家是如何研究太陽黑子并對其建立理論學說的。

《天空和望遠鏡》雜志上刊登的一篇文章詳細地描述了如何安全地在你家後院中觀測太陽黑子。如果你有一架天文望遠鏡，你可以在上面安裝一個專用的太陽濾鏡用來保護你的眼睛和望遠鏡以免被陽光損傷。你也可以将太陽的影像投影在安裝在三腳架上的望遠鏡或雙筒望遠鏡的目鏡後約1到2英尺的白紙或卡片上。為保護你的器材，你可以在望遠鏡前組前遮蓋一張剪開有一個圓孔的紙片，這将将光圈減小到2到3英寸。之後，對準太陽，這個過程可以不必用眼直接觀察太陽，移動望遠鏡直到它在地面上的影子最小，同時一束亮光從目鏡中照射到後面放置的紙片上，這樣你的望遠鏡便對準了太陽[來源：MacRobert]

古中國的天文學家早在數千年前就觀察到了太陽黑子。公元前12世紀的《易經》中記載了‘日中現魅’，即太陽中出現了星星。最早的太陽黑子記載出現在公元前28世紀，其描述為‘黃色的太陽在升起時，中央有一塊硬币一樣大的黑色氣團’。在地球的另一端，在西班牙人在16世紀入侵以前統治墨西哥的印第安人也曾對太陽進行了大量的觀測。如之前提到的，它們信仰中的太陽神有一張長有斑的臉。

在歐洲，人們則較難接受太陽黑子的存在。這是由于包括天主教會在内的所有人接受了希臘哲學家亞裡士多德的觀點即天堂是完美且不變的。因此，當公元807年一個巨大的太陽黑子出現并持續了8天時，他們認為這是由于水星從太陽前經過造成的。

圖解：重建的11,000年太陽黑子

然而，天文望遠鏡在17世紀被發明後，意大利天文學家伽利略和他人都清晰觀測到了太陽上的黑斑。天主教神父和天文學家的Cristoph Scheiner嘗試着給出了一個與教堂教義不沖突的解釋；他認為這些黑斑是由尚未發現的近日行星經過太陽前所造成的，這些行星距離太陽非常近，使得它們隻有此時才能被觀測到。即使Cristoph Scheiner給出了不同的意見，伽利略對太陽黑子的活動仍然進行了長期的詳細研究，并正确地指出黑子是太陽自身的一部分。到18世紀中葉，天文學家對太陽黑子的觀測和記錄已經日常化。

當科學家記錄了越來越多的數據，他們注意到太陽黑子的變化呈現一定的規律。1843年，天文學家施瓦貝第一次描述了11年的太陽黑子周期。

從那時起，科學家們使用一系列工具來研究太陽黑子背後的原理—包括巨大的，特殊冷卻以保護鏡面不被陽光加熱而變形的太陽望遠鏡。天文學家喬治·埃勒裡·海耳發現了太陽黑子的磁性現象并使用該現象證明了太陽内部存在由巨大的磁場。最近，天文學家發現了恒星黑子—其他恒星上的黑子。HD12545這個巨大的恒星擁有比太陽上最大的黑子大10，000倍的黑子。

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. PATRICK J. KIGER- science

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