在第24個太陽周期間，太陽表明迄今為止它仍不乏神秘之處。

也許太陽産生的最大新聞是它“沒在做”的事。 正如《天文在線》報道的，本周期在表現上格外薄弱。2009年是徹底的太陽活動谷年，因此目前的第24輪周期起步較晚，代表太陽活動峰年的磁極極性翻轉才剛剛抵達我們這.....

或者，是嗎？

密歇根大學安阿伯市大氣、海洋和空間科學系在《天體物理學報》上發表了一項令人激動的新研究成果，稱在太陽周期活動時，我們隻看到了謎題的一部分。

傳統模型依賴于月平均太陽黑子數量。這個數字關聯着觀測到的太陽朝向地球一面的黑子數量的統計估算值。自1848年魯道夫·沃爾夫首次提出以來，一直使用它，這也是為什麼相對太陽黑子數量有時也被稱為沃爾夫數量或者蘇黎世數量。

但太陽黑子數量可能隻講述了故事的一半。在他們在2013年的題為《評估太陽磁場的總體複雜性與跟蹤太陽周期的兩個新參數》的論文中，研究人員趙亮（音），恩裡科·蘭迪和莎拉 E·吉布森描述了一種通過觀察三維動力日球層電流片(HCS，heliospheric current sheet）來為太陽活動建模的新方法。

圖解:日球層電流片穿過内太陽系的螺旋曲線。（圖片來源：NASA）。

日球層電流片（或HCS）是太陽磁場的邊界，它将向外延伸至整個太陽系的北極與南極區域分隔開來。在太陽活動谷年，電流片幾乎是平的、呈裙子狀。但在太陽活動峰年，它是傾斜的、呈波浪形，很複雜。

該項目研究人員使用兩個變量（稱為SD和SL）來生成可以表征HCS三維複雜性的測量結果。趙亮告訴《今日宇宙》：“SD是HCS在太陽表面每份卡靈頓地圖（Carrington map）上的位置的标準緯度偏差，它主要告訴我們HCS從赤道分布的距離。 SL是該地圖上HCS的斜率積分，它可以告訴我們每份地圖上HCS的波動率。”

對太陽磁場的地面和空間觀測利用了一種稱為塞曼效應的現象，這種現象首先在1908年，喬治·埃勒裡·黑爾使用他新發明的太陽光譜鏡進行的太陽觀測中得到證實。對于該研究，科研人員使用了涵蓋1975至2013年間的數據，來描述威爾科克斯太陽觀測台在線提供的HCS數據的特征。

圖解:SD和SL參數與傳統的月度太陽黑子數量（SSN）并列。注意直至2003年左右第23輪太陽周期結束前的平滑拟合。（圖片來源：趙亮/《天體物理學報》）

比較HCS值與之前的太陽黑子周期會産生一些有趣的結果。尤其将SD和SL值與月度太陽黑子數量進行比較，可以為前三個太陽周期提供“良好的拟合” - 直到第24周期。

“看看HCS值，我們可以發現太陽早在2003年就開始表現奇怪，”趙亮說，“以月度太陽黑子數量為特征的當前周期延遲了一年開始，但就HCS值而言，第24個周期的峰值正好按時發生，第一個峰值就在2011年末。”

“科學家認為，這一高峰周期中，太陽黑子數量也将有兩次峰值，與上一太陽活動高峰相同（分别在在~2000和~2002年），”趙繼續說，“因為太陽南、北半球的磁場看起來不對稱，北方進化得比南方快。但據我所知，24号周期中月平均太陽黑子數量的峰值仍然出現在2011年11月。所以我們可以說第24周期的第一個峰值可能就是2011年11月，因為它是本周期中迄今為止最高的月度太陽黑子數量。如果有第二個高峰，我們遲早會看到它。”

該論文還指出，盡管第24周期與第25周期相比尤顯薄弱，但與過去260年間的太陽活動周期相比，其活動範圍并非孤例。

圖解:标繪在太陽表面的HCS曲線。比較了2000年10月的太陽能峰值（CR 1968），2005年4月的下行階段（2029），2009年9月的太陽谷值（CR 2087），以及2010年3月的上升階段（CR2094）。 CR =卡林頓旋轉（Carrington Rotation）。 （圖片來源：趙亮/《天體物理學報》）

HCS值描繪出太陽在一個完整的27天卡林頓旋轉内的特征。這是太陽旋轉的平均值，因為極點比赤道區域旋轉得慢。

極點再次反轉回相同極性所需的大約22年的時間跨度，等于兩個平均11年的太陽黑子周期。在這個周期中，太陽的磁場異常不對稱，在撰寫本文時，太陽已經先行完成了北極的逆轉。

這種即将來臨的極點翻轉不對稱，首次記錄在跨越1954年至1964年的第19個太陽周期期間。太陽周期從1749年開始的觀測起編号，距持續70年的蒙德低谷期（Maunder Minimum）結束正好40年。

“這是研究太陽磁場的一個激動人心的時刻，我們可能會目擊一種低活躍度周期的回歸，就像100年前那樣，”NCAR/HAO的資深科學家和共同作者莎拉·吉布森說。

圖解:一個巨大的太陽黑子群在2013年7月初旋轉着進入視野，是迄今觀測到的第24号周期中最大的之一。 （圖片來源：NASA / SDO）。

但這一次，空間和地面天文台組成的無敵艦隊将以前所未有的方式來審視我們的主星。太陽和太陽風層探測器（SOHO，SOlar Heliospheric Observatory）已經相當于跟随太陽通過了一個完整的周期 - 現在，它已與日地關系天文台(STEREO A＆B)、日本宇航探索局（JAXA）的日之出衛星（Hinode），歐洲航天局（ESA）的普羅巴2号衛星（Proba-2）和NASA的太陽動力學觀測站在太空中聯合起來。 今年早些時候NASA發射的界面區域成像光譜儀（IRIS）也于近期開始工作。

太陽南極的磁極性反轉之後，第24周期是否會出現第二個峰值，還是即将“離開”？第25周期是否會如一些研究人員所說的那樣一并缺席？在複雜的氣候變化謎題中，太陽活動到底扮演了什麼角色？對太陽科學來說，未來幾年将非常令人興奮，因為HCS SD和SL值的預測意義正投入考驗......這正是優質科學的全部意義所在！

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. Amy-universetoday

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