为什么我们喧嚣的太阳在17世纪末相对平静

从地球上看，太阳似乎很稳定，白天的蓝天亮度几乎相同。然而，近距离看，太阳却更加动荡，到处都是太阳黑子和太阳耀斑。

太阳活动以相当可预测的 11 年为一个周期，这意味着在特定间隔内会出现更多太阳黑子和耀斑。但是，周期之间也有波动——有些时期更为强烈，而其他时期，如 17 世纪末的蒙德极小期，几乎完全没有太阳黑子。多年来，天文学家一直在试图确定这些现象背后的确切物理原理，尽管他们对罪魁祸首有一个线索：太阳磁场。

这项新研究发表在《皇家天文学会月刊》上 去年，国际天文学联合会的研讨会上发表了一项研究，模拟了恒星自转如何导致不同类型的太阳周期。他们解释说，自转会影响恒星的磁场，而磁场是由恒星核心内流动的热等离子体产生的，从而产生了除太阳以外的其他邻近恒星的差异。事实证明，我们的太阳所经历的所谓“大极小期”——就像很久以前的蒙德极小期——可能并不在所有恒星中都是一致的。

过去 50 年的观测都指向一个趋势：更活跃的恒星往往旋转得更快。新模拟为这一趋势提供了物理解释，并“证实了更快的旋转和更活跃的恒星周期之间的疑似联系”，美国国家太阳天文台天文学家 Ryan French（与该出版物无关）表示。

新发表的模拟利用流体动力学模拟恒星内部热等离子体的旋转和流动。这种移动的等离子体会产生恒星的磁场，即所谓的磁发电机。研究人员尝试用太阳大小的恒星进行这些模拟，这些恒星的旋转速度各不相同，从缓慢（30 天完成一次旋转）到与太阳类似的速度（约 25 天），再到非常快（1 天）。他们发现，恒星旋转得越快，其磁场就越强、越混乱。这导致太阳周期更难以预测，像蒙德极小期这样的不活跃期也更少。

“年轻的恒星快速旋转，充满活力，就像孩子一样：活泼、不可预测且活跃。这些恒星的磁场强大而混乱，反映了孩子无穷的能量和有时不稳定的行为，”首席作者 Vindya Vashishth 和她的同事、印度理工学院的 Anu Sreedevi 写道。“年老的恒星旋转缓慢，让人想起老人：以更有节制的速度移动，体现出更平静的存在。它们的磁场较弱，活动周期平稳且可预测，偶尔会出现大极小。随着恒星年龄的增长，这些大极小会变得更加频繁，就像老年人可能会有更频繁的休息或安静期一样，”他们补充道。

根据他们的模型，为了像太阳一样出现大极小期（他们称之为“恒星的休眠期”），恒星的自转速度必须低于每十天一次。他们也有充分的理由对自己的结果充满信心。我们有观测证据表明，太阳在过去 11,000 年中经历了大约 27 次大极小期，他们的研究在跨越 11,000 年太阳历史的模拟中发现了类似的事件发生频率。

我们的太阳现在发生什么事？

一些天文学家甚至认为，我们的太阳现在可能正处于大极小期，或者至少刚刚走出大极小期。“上一个太阳周期是否是蒙德极小期仍有争议，”未参与这项新研究的伯克利太阳科学家贾黄说。“这篇论文为理解太阳自转与大极小期发生之间的关系提供了一个新的视角，因此，了解大极小期发生的原因和方式是及时和有见地的。”

上一个太阳周期——第 24 个太阳周期——横跨 2008 年 12 月至 2019 年 12 月，并且特别弱，这意味着太阳表面没有那么多的太阳黑子、耀斑或其他活动。太阳活动减少实际上对人类有利，因为大型太阳风暴或日冕物质抛射 (CME) 会对我们的电网和卫星产生有害影响。另一方面，太阳长时间的平静可能会使地球成为一个不太宜居的地方；蒙德极小期似乎与小冰河期相吻合，但两者之间的因果关系尚未得到证实。

我们的太阳活动下一步会怎样？

我们现在正处于第 25 个太阳活动周期，该周期始于 2019 年 12 月，将持续到 2030 年左右。太阳科学家开始兴奋起来，因为这个特定周期的最大值将在未来两年内发生。“随着我们接近太阳活动周期的最大值，我们比以往任何时候都更加关注当地恒星的活动，”French 补充道。“几年前，人们就预测了第 25 个太阳活动周期将如何展开，我们终于接近揭开真相了。”

美国国家海洋和大气管理局的科学家声称，第 25 个周期将相当温和，但最终也将打破太阳活动减弱的趋势，避免出现真正模仿蒙德极小期的情况。他们还预测，第 25 个周期的最大值可能会带来一些令人兴奋的事情，包括 2024 年的“影响深远的太空天气事件”和可能的超辐射极光。这也不是太阳成为焦点的全部——太阳活动将在 2024 年 4 月全面展示，届时日全食将让北美的观众一睹太阳日冕的壮丽景象。这是该大陆预计在 2045 年之前最后一次此类事件，所以不要错过！