逍遥学能 2018-02-02 22:07
随着第23太阳活动周的结束，太阳活动又进入了下一个轮回。那么什么是太阳活动，它的现状怎样，又将会何去何从呢？
太阳的存在，为地球带来了光和热，为地球上各种生命的孕育和演化提供了必要的基本条件。人类使用的巨大部分能源都来自太阳。人类自诞生伊始，就充满了对太阳的敬畏。从古希腊神话到古玛雅守护神，都少不了太阳神的踪迹；而在中国古老的神话传说中，后羿射日、夸父逐日等等也与太阳有着千丝万缕的关系。
太阳，对于地球上的生命来说，确实是一个必不可少、赖以生存，同时又美丽而神秘的天体。然而在茫茫宇宙中，从另一种角度来看，它又是一个平庸无奇、微不足道小家伙，仅仅是宇宙中多得数不胜数的恒星中的普通一员，它大约50亿岁，是一颗“人到中年”的恒星。
1月23日产生的M8.9级耀斑
由于它距离我们如此之近，与我们的生活关系又是这样密切，所以人类对于太阳的观察和探索在很早就开始了。在我国最晚从汉代起就有了世界上最早的太阳黑子记录。意大利的科学家伽利略在自制成功了望远镜后，也将它对准了太阳，观察了太阳黑子。随着天文学的发展，越来越多的科学家们将自己的目光投向了这颗给予我们光和热的天体，期望能更多地认识和了解它。
太阳到底是什么？
太阳是一个在自身引力作用下收缩、聚合在一起的炽热气体球，自诞生以来已经演化了大约50亿年。主要由约90%的氢和约10%的氦组成，碳、氮、氧等元素仅占0.1%左右。由于有着极高的温度，太阳上的气体都被高度地离子化了。有了离子就会存在电荷，电荷运动就会产生磁场，而磁场反过来又会作用于电荷，从而形成了非常复杂的太阳磁场。这些带电粒子在太阳内部的磁场中沸腾、翻滚，并随着太阳的对流运动来到太阳表面，在积累到一定程度后，最终喷薄而出，形成各种美丽壮观而又会对周围空间产生重大影响的太阳活动现象。
SDO于4月16日在日面东边缘观测到的美丽日珥，这次的日珥爆发与一个M1.7级耀斑有关
随着科技的发展和观测手段的不断提高，人们首先逐渐明晰了太阳的结构。如果有一个带电粒子产生于太阳的最内部，而要运动到太阳的最外部，那么它可要经历重重考验了。首先它必须克服太阳内部的强大引力，冲出日核，然后在太阳的中间层摸爬滚打，到达对流层，在这里几经沉浮后，来到光球层，在让我们目睹了它的身姿后，再次娇羞地隐匿到色球层，最终身不由己地随着开放的磁场进入太阳日冕及以外部空间。在这个过程中，它可以先享受从日核内部到色球底部的不断“凉快”的过程，然而进入色球后，它就必须得忍受高温了，而且越向外运动到日冕层温度就越高，这才是真正的“烈火焚身”了。
异彩纷呈的太阳活动
由于有着复杂的内部过程，太阳上呈现出多彩多样的活动现象。
1月23日的M8.9级耀斑产生的日冕物质抛射
《汉书?五行志》中说道，“日出黄，有黑气，大如钱，居日中央。”这便是古人对太阳黑子（Sunspots）的描述。黑子是太阳光球表面（即我们平时肉眼可见的太阳表面）上最容易辨认的现象，由于它的温度低于光球表面，所以看上去为黑色的斑点。但事实上，即便是黑子，温度也在上千摄氏度。黑子大多成对、成群出现，而太阳活动区中往往存在大的黑子群。故而太阳活动的程度就能以黑子群的数量来体现。近现代的天文学研究发现，太阳黑子呈现出约11年的周期，即从黑子数很少甚至为零发展到黑子数顶峰，然后数量又逐渐减少至可能为零，这一过程大致经历11年左右。现在的天文学家们就是以此来确定太阳活动的周期的。
在每一个太阳活动周里，并不是只会出现黑子和黑子群，耀斑、日珥、日冕物质抛射等现象也是太阳活动大合唱中的一员。
耀斑（Flare）是太阳表面爆发的剧烈活动之一。它表现为太阳大气局部区域突然短暂增亮的现象，并且常伴有大量带电粒子的喷射以及电磁辐射，按照级别从小到大依次分为A、B、C、M和X级。耀斑的爆发经常还伴随有日冕物质抛射（CoronalMassEjection，CME），这表现为短时间内由太阳日冕快速地向外抛射出大量等离子体物质，这些等离子体中携带有大量的带电粒子，若传播到地球附近，则会对地球周围的空间环境乃至人类的活动产生一定影响。与耀斑和日冕物质抛射有关的另外一种太阳活动现象称为日珥（Prominence），这是突出在日面边缘外的太阳物质，在日面上，它由于吸收了光球的辐射而表现为暗条（Filament）。日珥也会爆发，届时，一部分物质会被抛射出去，而其余的物质则会落回到色球表面。除了这些太阳活动，太阳表面上还存在着光斑、谱斑以及各种大、小尺度的太阳活动现象，它们共同构成了整个太阳活动周内丰富多彩的活动现象。
新的太阳峰年要来了吗？
瑞士上空的银河，地球只是银河系中小小的一员
太阳活动有约11年的周期，目前，有科学记载以来的第23太阳活动周已于2009年成为历史，而第24活动周已经悄然向我们走来。回顾2009年以来的太阳活动，在经历了两个周期之间的平静后，这颗炽热的气体球又重新开始活跃起来。
在2009年全年里，大概只有在100天左右的时间里太阳表面上存在黑子。而且在这一年里，太阳表面的耀斑也主要以B级为主，较低的A级和较高的C级都很少，而更高的M级和X级耀斑则一个都没有。而到了2010年，太阳表面上出现黑子的天数比2009年翻了一倍，达到了200天左右。太阳上的耀斑仍是以B级为主，但A级耀斑消失了，取而代之的则是C级耀斑数目的增加。此外，这一年出现了23个M级耀斑，最大的为2月12日的M8.3级耀斑。2010年太阳活动水平整体开始升高，但仍未出现X级耀斑。
随着时间的推移，的太阳更加活跃起来，全年只有2天没有黑子出现。M级耀斑增加到了111个，并且于2月15日出现了第24太阳活动周的第一个X级耀斑，为X2.2级。此后的时间里，太阳上又爆发了8次X级耀斑，最大的达到了X6.9级，这已经是相当强的太阳爆发活动了。
进入坊间传言的世界末日年太阳似乎朝着更活跃的道路上狂飙不止。在北京时间1月23日11点59分，太阳表面活动区NOAA11402中爆发了一次M8.9级耀斑，这是以来发生的最大耀斑，该耀斑随后引起了地球附近质子流量明显增强，达到了发生质子事件的标准。此外，该活动区和活动区NOAA11402里共爆发了多次M级耀斑和1个X级耀斑，其中一个与耀斑有关系的日冕物质抛射还到了达地球，引起了地球磁场的扰动。在较低纬度的地区甚至都可以看到平常只有极区才可见到的极光。由于担心地球磁场的扰动可能会影响到卫星通讯，有的航空公司还选择更改了部分航班的航道。到作者截稿时，短短的四个月里，太阳上已爆发了24个M级耀斑和4个X级耀斑，最大级别为X5.4级，与2011同期相比，算是“超额”完成了爆发“任务”。
在接下来的时间里，太阳应该会毫无疑问地朝着更活跃的阶段迈进，而我们所处的究竟会不会是太阳活动的峰年呢？或者像有的学者认为的，或者才是真正的太阳活动峰年？科学界目前仍无法给出确切的答案。另一方面，虽然太阳活动极大年会给人类带来一定的影响，但决不会是如传言中的世界末日那样，大家大可不必惊慌失措。人类历史上由于太阳活动造成的巨大损失，也不过于1989年的太阳“巴士底”事件，但它也只是造成了北美停电，有一些卫星失控等后果，对人类的基本生存并未造成任何威胁。
然而，在去年的美国天文年会上，有科学家又提出一种惊人的观点，那就是：从活动周期推算得到的应于2020年到来的第25太阳活动周有可能会推迟到来，或者干脆不再出现。太阳有可能再次进入与1645年~1715年的太阳活动平静期（蒙德极小期）类似的一段时期。在1645年到1715年的这70年间，地球的温度与正常情况相比明显偏低，被称为“小冰河期”。不过，小冰河期的出现与太阳活动偏弱有无关系、关系多大，目前科学界也并没有统一的认识。所以我们尚无法肯定在未来几十年里，会不会出现下一个蒙德极小期，或是小冰河期。
随着科学技术的发展，人类对于太阳以及日地环境和太阳活动对地球影响的研究会更加逐步地深入。目前，人类已经建立起了与天气预报类似的空间天气预报机制，虽然准确度还有待进一步提高，但毕竟已经迈出了关键的一步。相信在不久的将来，人类对于太阳活动会有更加清晰和深入的了解和把握，这将非常有利于防灾减灾乃至人类未来的生存和发展。