2011-06-18

太陽怎麼了?預測太陽活動將大幅減少

What's down with the Sun? Major drop in solar activity predicted
http://www.physorg.com/news/2011-06-sun-major-solar.html

June 14, 2011

(PhysOrg.com) -- 根據 National Solar Observatory (NSO) 與 Air Force Research Laboratory (AFRL) 的科學家表示, 消失的噴流(jet stream)、漸漸消失的太陽黑子還有二極附近更加緩慢的活動,在在顯示我們的太陽正走向休眠期,即便現在是它近幾年來首度活躍的時刻。

目前的太陽黑子活動週期,Cycle 24,正開始朝極大期陡然邁進的時候,針對太陽內部(solar interior)、可見的表面以及日冕的獨立研究卻指出,下個 11 年的太陽黑子活動週期,Cycle 25,太陽活躍程度將大幅縮水,或著根本不會發生。

這些結果在 American Astronomical Society 太陽物理學小組的年會中宣佈,該會議本週正於 Las Cruces 的新墨西哥州大舉行。

"這高度不尋常且在意料之外," Dr. Frank Hill(NSO,Solar Synoptic Network 的副主任)對這些研究結果如此表示。 "但「針對太陽所進行的三種截然不同的觀測,全都指向相同方向」這個事實,則成了一種強而有力的指標:黑子活動週期也許開始進入休眠期了。"

黑子數量與其他太陽活動約每 11 年起伏一次,那是太陽 22 年磁性間隔(magnetic interval)的一半,而太陽的磁極會隨著每個週期逆轉。一個立即的問題是,這種減緩過程是否預示著二次蒙德極小期(Maunder Minimum,芒德極小期,一個 70 年的週期,在 1645 - 1715 年間,幾乎沒有太陽黑子出現,譯註:小冰河期)將要出現?

三篇與這些結果有關的論文本週將進行簡報,而 Hill 是其中一篇論文的第一作者。利用來自 Global Oscillation Network Group (GONG) 在全世界 6 座觀測站的資料,該團隊將表面脈動(由迴盪在太陽各處的聲音所致)轉譯成內部結構的模型。他們其中一項發現是,太陽之內東西緯向的太陽風流(east-west zonal wind flow),稱為扭轉振盪(torsional oscillation),那始於中緯度並往赤道遷移。這種太陽風流的緯度與每週期中新太陽黑子的形成相符,並成功預測當前 Cycle 24 延後開始。

"我們預期現在能開始見到 Cycle 25 的緯向流," Hill 解釋,"但我們卻看不到任何跡象。這指出,Cycle 25 可能被延後到 2021 或 2022 年才開始,或著,也許根本不會發生。"

在第二篇論文中,Matt Penn 與 William Livingston 在太陽黑子強度上看見一種長期衰退的趨勢,並預測到了 Cycle 25,太陽上的磁場爆發將會變的如此虛弱,就算有太陽黑子形成,數量也不多。當強烈的磁通管(magnetic flux tubes)從內部爆發並使來自環流的冷卻氣體回到內部時,即形成太陽黑子。典型太陽黑子的磁力強度介於 2500 到 3500 高斯(地表為 1 高斯)之間;要形成黑暗的黑子,磁場強度至少要 1500 高斯。

利用位於亞歷桑納 Kitt Peak 的 McMath-Pierce 望遠鏡所收集的、超過 13 年的太陽黑子資料,Penn 與 Livingston 觀察到,在 Cycle 23 期間以及現在的 Cycle 24,平均磁場強度每年減少約 50 高斯。他們亦觀察到,因為磁場出現這樣的變化,太陽黑子溫度一如預期地精確地上升。若此趨勢持續下去,磁場強度將低於 1500 高斯這個閾值,而太陽黑子將大幅消失,因為磁場強度已不足以克服太陽表面的對流作用力(convective forces)。

站遠一點看,Richard Altrock(美國空軍的日冕研究計畫經理,該計畫位於新墨西哥 Sunspot 的 NSO 設施)已觀察到「至極奔流(rush to the poles)」的減速。那是指可在太陽模糊的日冕中觀測到的、迅速向極區前進的磁性活動。Altrock 利用了 Sunspot 的 NOS 40 公分日冕儀望遠鏡( coronagraphic telescope)長達四十年的觀測記錄。

"有件關鍵事情得要明白,這些美妙的、纖弱的日冕特徵,實際上是根源於太陽內部、非常強大、粗暴的磁性結構," Altrock 解釋。"我們在日冕中看見的變化反映出太陽內部深處的改變。"

Altrock 使用光度計來測繪被加熱到攝氏 200 萬度的鐵。在一半的電子被剝離後,它輕易被來自太陽的磁力濃縮。在一個知名的模式裡,當新的一個週期開始時,新太陽活動率先從大約 70 度的緯度浮現,當週期逐漸逝去,它便朝向赤道移動。於此同時,新磁場將較老週期的殘餘部份朝極區一直推進到緯度 85 度。(譯註:詳見原站圖表。)

在 Cycle 21 到 Cycle 23 之中,當這種奔流出現在平均約 76 度的緯度時,便會出現太陽活動極大期," Altrock 說。"Cycle 24 開始的比較晚也比較慢,而且也許強度不足以創造出「至極奔流」,這指出,我們將在 2013 年看見一個非常微弱的太陽活動極大期,若事情果真如此的話。如果「至極奔流」無法完成,將為理論製造出巨大的兩難,這將意味著 Cycle 23 的磁場將不會完全從極地區域消失(「至極奔流」完成這項功績)。沒人知道太陽在這種情況下會怎樣。"

這三個系列的研究全都指出熟悉的太陽黑子週期將「關閉」一陣子。

"如果我們正確," Hill 繼續說,"這可能是我們在未來幾十年內將見到的最後一次太陽活動極大期。那會影響從太空探索到地球氣候的每一件事。"

※ 相關報導:

* What's Down with the Sun? Major Drop in Solar Activity Predicted
http://www2.nso.edu/press/SolarActivityDrop.html

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1 則留言:

fsj 提到...

數十年內 太陽風暴更具干擾性

中央社 2011-08-20

英國瑞丁大學(ReadingUniversity)的研究人員說,數十年內,太陽風暴可能更容易干擾飛機和太空船。

英國廣播公司(BBC)報導,這項由「地球物理研究通訊」(Geophysical Research Letters)發表的研究預測,一旦太陽進入太陽活動的低下期,危害更大的輻射將會傳到地球。

研究團隊說,太陽目前處於活動極大期(grand solar maximum)。這段期間從1920年代開始,延續到整個太空時代。

瑞丁大學太空環境物理學教授洛克伍德(Mike Lockwood)說:「從所有的證據來看,太陽不久將脫離自太空時代開始前就持續的太陽活動極大期。」

他說:「太陽活動極大期,11年的太陽黑子週期的高峰較長,太陽閃焰和日冕質量拋射(coronal mass ejections)等相關事件,平均次數也較多。」

他說:「另一方面,太陽活動極小期,有數十年幾乎都沒有太陽黑子。上一次發生的時間,是在蒙德極小期(Maunder Minimum),約在1650年到1700年期間。」

研究指出,大部分的輻射是在太陽活動中度時期影響地球。輻射增加對航空與通訊尤其是個問題,上一次太陽極大期結束時,這些科技產物尚未存在。

洛克伍德教授告訴英廣新聞網:「問題是會受到多嚴重的輻射,以及會持續多久。」

最容易造成干擾的,是來自太陽高能粒子的輻射,太陽高能粒子是藉由日冕質量拋射或太陽風暴帶離太陽,自太陽表面爆發。

證據似乎指出,一旦太陽離開活動極大期,太陽風暴較少,但發生時更具威力且更快,因此攜帶更多粒子。

太陽活動減少,也會讓更多來自銀河其他部位的輻射進入太陽系。(譯者:中央社張曉雯)