“太阳钟”可以预测太阳周期中危险天气的节奏

By Robert Lea 

2022/8/23

Science & Astronomy

通过监测太阳的磁场节奏测量太阳周期可以帮助预测能破坏地球上通信系统的太阳耀斑浪涌。

强大的太阳耀斑可以被用太阳磁场作为一个太阳钟更好预测。 (Image credit: NASA's Goddard Space Flight Center/Genna Duberstein)

400年来，太阳黑子一直被用来测量太阳的周期，但一个新提出的“五分之一圈”系统可以提前几年预测危险的和剧烈的太阳事件。

新的研究提出基于太阳磁场的“太阳钟”可能是一个提前几年预测威胁地球上通信系统的危险的太阳耀斑的更精确方法。

由太阳物理学和空间环境研究伙伴关系（PHaSER）科学家罗伯特·利蒙（Robert Leamon）提出，这个新框架基于表明太阳周期中以在一个周期的每五分之一发生的显着的有时突然的爆发的研究。

利蒙和他的团队将这个频率标榜为一个“圆圈的五分之一”，他们认为尽管太阳周期能按数月甚至数年变化，但它们仍然以一个清晰且可预测的事件序列运行。

如果正确的话，这个太阳钟的概念可能取代目前用来测量太阳周期的方法：太阳黑子的观测------跨太阳表面光球层的黑暗斑块------已经在位了四个世纪。

太阳有一个大约为11年的太阳周期，太阳减少的活动（太阳极小期）用来确定每个周期的开始。利蒙认为，这种跟踪太阳周期的方法既武断又不精确。

他的新框架建立在一个两年前发表的一项研究的基础上，该研究指出在太阳周期中存在一种作者叫“终结者”的现象。

在每个新的太阳周期中，太阳的磁场从一个极到另一个极变化方向，但有一个周期之间其中变化是不完全的重叠。终结者描述在一个周期中在这个点上前一个周期的方向已经从太阳的表面完全消失的点，被一个太阳活动中的突然和快速上升伴随，利蒙提出在太阳周期中从终结者到终结者的地标比太阳黑子活动更清晰、更一致。这潜在的使终结者的使用成为一种测量太阳周期的更好方法。

太阳的五分之一圈

利蒙和他的同事使用由加拿大彭蒂克顿的多米尼昂射电天体物理天文台和斯坦福大学的威尔科克斯太阳天文台收集的数据来识别太阳周期中的模式。

利蒙说，“我们能观察多少种不同的太阳的东西呢？然后我们意识到它们都在这个同一五分之一组上重叠”。

他们发现了变化恰好发生在一个周期的五分之一处。在一个周期的五分之二叫极地日冕洞的黑暗区域在太阳的两极形成。在五分之三处，太阳炸出了该周期的最后一个X级耀斑，一种强烈和有潜在危险的太阳耀斑。

这些来自美国宇航局太阳动力学天文台的照片显示太阳在2013年5月12日至13日24小时内发射的三个X级耀斑。.  (Image credit: NASA/SDO)

不太一致的，在一个周期的五分之四在太阳光球层的太阳黑子达到一个最小值。然后太阳经过另一个终结者的这个周期的最后一个事件。

利蒙说，“太阳黑子的最大数量与当极磁场反转时相当不对齐，但极磁场反转恰好发生在这个周期的从终结者到终结者的五分之一”。

利蒙和他的团队说关于这些“地标”的重要意义的是它们被太阳的磁场驱动。他们认为太阳耀斑只是这个的一个症状。

利蒙补充道，“一切都被联系到这五个地标，这几乎就像症状和原因一样”。

由利蒙提出的框架将被天文台工作标记一个以用来标记一个新太阳周期的开始观测的完全的太阳反转。这将有允许研究人员来设置一个周期前五分之一的精确长度的好处，然后使用简单的乘法标记沿这个途径的重大太阳事件。

这不仅帮助保护能被太阳事件破坏的技术如卫星和电信基础设施，而且还可能对预计何时发生严重耀斑放上更严格的约束。

由利蒙和他的同事们提出的框架提出太阳的目前周期始于2021年12月，在最后一个终结者之后，结束于2027年年中。

利蒙的研究被特征在Frontiers in Astronomy and Space Sciences期刊上的一篇论文中 。