太阳的磁场即将翻转。这里是来期待的

By Daisy Dobrijevic

published 2 hours ago

The Sun

    这种逆转可能对地球有一个有益的影响。

太阳的磁场即将翻转. (Image credit: Created in Canva by Daisy Dobrijevic)

    太阳正处于一个重大事件的边缘：一个磁场反转。

    这种现象大约每11年发生一次，标志着太阳周期中的一个重要阶段。极性中的移变表明太阳最大的中点、太阳活动的高度以及朝向太阳最小移变的开始。

    上一次太阳的磁场翻转是在朝向2013年底。但是什么造成这种极性中的转换和它是危险的吗？让我们深入观察太阳的磁场反转并调查它可能对地球有的影响。

    要了解磁场的反转，首先熟悉太阳周期是重要的。这个大约11年的太阳活动周期被太阳的磁场驱动，并被在表面上可见的太阳黑子的频率和强度表明。在一个给定的太阳周期中，太阳活动的高度被称为太阳最大值，目前的估计预测它将发生在2024年底至2026年初之间。

    太阳天体物理学家和 太空网站的撰稿作家瑞安·弗伦奇（Ryan French）告诉太空网站 ，但有另一个非常重要的尽管鲜为人知的包含了两个11年的太阳周期的周期。这个被称为黑尔循环的磁循环持续大约22年，通过这个周期，太阳的磁场反转并然后转回到它的原初状态。

    在太阳最小期间，太阳的磁场接近于一个偶极子，有一个北极和一个南极，类似于地球的磁场。但随我们移向太阳最大，弗伦奇说，“太阳的磁场变得更复杂，没有一个清楚的南北极分开”。到太阳最大过去和太阳最小到来时，太阳已经回到了一个偶极子，尽管有一个翻转的极性。

    即将到来的极性中的转换将是在北半球中从北到南磁场，在南半球中反之亦然。弗伦奇解释说，“这将把它带到一个与地球相似的磁场方向，地球在北半球中也有它的指向南的磁场”。

是什么造成极性中的转换？

    这种逆转被太阳黑子驱动，太阳黑子是太阳的表面能滋生重要的太阳事件的磁性上复杂的区域，例如太阳耀斑和日冕物质抛射（CME） - 等离子体和磁场的大爆炸。

在太阳最大期间，在中纬度地区可以看到大量的太阳黑子，而在太阳最小期间在赤道上可以看到极少量（有时为零）的太阳黑子。.  (Image credit: Future)

    弗伦奇说，随太阳黑子浮现接近赤道，它们将有一个与旧磁场相匹配的方向，而靠近两极形成的太阳黑子将有一个与入射磁方向相匹配的磁场。这就是所谓的黑尔定律。

    斯坦福大学威尔科克斯太阳天文台主任、太阳物理学家托德·霍克塞马（Todd Hoeksema）此前告诉太空网站， “来自活跃区域的磁场朝向两极并最终造成逆转”。

    斯坦福大学太阳物理学家菲尔·谢勒（Phil Scherrer）此前告诉太空网站， “这涉及到整个（太阳）周期并好奇的那是什么，对正在发生的我们仍然没有一个真正自我一致的数学描述。直到你能够建模它为止，你不真正理解它——很难真的理解它”。

    这真的取决于磁场来自的地方。霍克塞马说，“会有很多太阳黑子吗？太阳黑子要贡献到两极的磁场还是它们要是种局部抵消呢？。这个问题我们还不知道如何回答”。

转换发生的有多快？

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    我们确实知道的是太阳磁场翻转不是瞬时的。这是一个在整个11年的太阳周期上从一个偶极子到一个复杂磁场再到一个反转偶极子的逐渐过渡。弗伦奇说，“简而言之，在太阳的两极翻转中没有特定的'时刻'，它不像地球，地球的翻转被通过北极/南极的迁移测量”。

    一个完全逆转通常要用一两年的时间，但它能重大变化的。例如，按照美国国家太阳天文台，2019年12月结束的第24个太阳周期的北极场用了近五年的时间来逆转。

    磁场翻转是如此逐渐的，你甚至不会注意到它何时发生。不，无论它听起来多么戏剧化，它都不是一个即将到来的世界末日的迹象。谢勒此前告诉太空网， “世界不会在明天结束”。

    然而，我们将体验一些极性翻转的副作用。

太阳的磁翻转如何影响我们？

艺术家的日光层流片的印象，当太阳磁场翻转时日光层流片变得更波的。 (Image credit: NASA)

    毫无疑问，太阳最近一致是难以置信活跃的，发射出许多强大的太阳耀斑和日冕物质抛射，在地球上触发强烈的地磁风暴，这反过来已经产生了一些令人难以置信的极光。

    霍克塞马在2013年告诉太空网站，然而，增加的太空天气严重程度并不是极性中翻转的直接原因。相反，这些事情往往会一起发生。

    按照弗伦奇，太空天气典型的在太阳最大期间是最强的，此时太阳的磁场也是最复杂的。

    磁场偏移的一个副作用是轻微的但主要的有益的：它能帮助保护地球免受银河宇宙射线- 以接近光速旅行的高能亚原子粒子，能破坏航天器并伤害在地球保护大气层之外的轨道宇航员。

    随太阳磁场的移动，“流片”——一个从太阳赤道向外辐射出的数十亿英里的广阔表面——变得非常波的，针对宇宙射线提供一个更好的屏障。

预测未来的太阳周期强度

    科学家们将密切关注在太阳的磁场反转上，看它要用多长时间来反弹回到一个偶极子结构。如果这种情况在未来几年内发生，下一个11年的周期将是相对活跃的，但如果积累是缓慢的，周期将是相对弱的，就像之前的第24个太阳周期一样。