五千年(敝帚自珍)

主题:我们将进入太阳黑子延长极小期? -- PBS

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  • 家园 我们将进入太阳黑子延长极小期?

    在6月12日至16日,美国天文学会太阳物理分会在新墨西哥州立大学Las Cruces校区举行了2011年会(SPD Meeting 2011)。14日早晨。太阳物理分会通知有关媒体在美东下午1时将有重要消息发布,大家当时的第一个反应就是可能最近太阳活动活跃,耀斑磁暴不断,美国宇航局(NASA)和英国气象局(Met Office)正在讨论如何防止输电网被磁暴瘫痪的问题,也许有个什么美英双边太阳活动研究计划要签署。

    到了发布时间,太阳物理分会宣布就在进行中的年会上,美国科学家们发表的研究结果显示,太阳活动正在进入一个不寻常阶段---目前太阳活动的迹象提示太阳可能进入极小期,一个类似历史上的蒙德极小期可能会发生,更为令人震惊的是,学会宣称下一个太阳周期(第25周期)可能消失,不出现了。

    不是太阳第24周期最近活动很热闹吗,怎么又出现极小期的结论呢,是不是来的太快了?

    一看新闻稿就觉得有名堂:三个不同的研究都证明我们头顶上的太阳最近的确不寻常,而这个不寻常的蛛丝马迹则是老早就有了的。

    我们来看看三个研究结果到底是怎么回事。

    第一个研究就是我在西西河里讨论过的W. C. Livingston和 M. Penn两个数黑子的家伙的工作:他们还是在操老行当,数黑子,测磁场,量温度,那个磁场强度还在下降--还差500高斯就基本跟黑子拜拜了:

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    说句老实话,他们两位还是在炒冷饭,趋势基本上就是这样,要看黑子真正消失得等到2015年,没有什么可以说是已经是决定性的。

    另外两个结果之一是来自国家太阳天文台(National Solar Observatory ,NSO),是美国国家光学天文台(NOAO)下属的专门进行太阳观测的天文台。

    NSO的Solar Synoptic network(太阳综合网络)副主任Frank Hill领导的研究小组工作主要是分析太阳上的射流(jet stream)行为。

    太阳的射流据认为是保持太阳表面磁场的一个重要因素。这个射流的位置在太阳周期的高峰和低谷是不同的,在正常的太阳周期在峰顶时射流在太阳低纬度区,当周期趋向谷底时,射流集中向极区移动,在那里达到最高值:

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    一般在上个太阳周期从谷底运行至四分之一的时间里,我们就应该观察到射流在50纬度和极区的出现,这是下一个太阳周期开始建立的指标,从这个现象我们可以(1)推测本次周期的长度和(2)判断下次周期的出现。

    在分析全球6个观察站的数据后,Hill发现射流在本次周期的行为相当奇怪:至今为止还没有观察到预计的射流存在:

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    图中橘红色的区域就是射流,随着时间变化,其从纬度50的地方出现逐渐加强并移向极区,最后在极区消失。当射流在极区达到最大值时,射流开始从50纬度区向赤道区移动。现在我们没有观察到纬度50的地方出现射流(参看箭头所指的部位)。

    Hill对此解释是要么周期25将迟缓出现或者就根本不出现。

    让我们看看来自美国空军研究实验室( Air Force Research Laboratory ,AFRL)的另一个研究结果。

    这个实验室位于新墨西哥州的Sunspot小镇,地名翻译成中文就是太阳黑子镇。这个研究室其实不研究黑子而研究太阳上的日冕,他们的仪器是来自于NSO的40厘米口径望远镜上的日冕仪。

    日冕是太阳大气层上的一个活动区:

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    在太阳紫外光谱成像上可以看到太阳上有一个暗色阴影区,这就是日冕洞,大规模的日冕爆发往往从这些洞里出发。

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    当日冕爆发时,可以形成日冕环,在地球上只有在日全食时可以被观察到。而在卫星上观察就容易清晰多了:

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    日冕其特征是极其热,温度可以达到200万摄氏度(太阳色球6000摄氏度,黑子4500摄氏度)。在这个温度下,铁原子的外围14个电子都被敲了出来而形成高能铁离子(Fe-XIV),这个铁离子的光谱是个绿色(5303埃),是日冕活动的一个重要指标,观察这个光谱是研究日冕的有力手段。

    日冕的铁离子光谱在太阳上的出现分布也是受太阳周期影响的。它们在太阳活动周期开始进入峰值(M)之前有个从76纬度出发前往极区的现象(rush to the poles),然后强度逐渐向赤道方向移动:

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    同样这次空军研究实验室没有观察到这个奔向极区的现象。从图示看到,M已经快到了,而那个rush还没影子。

    他们的结论也是推测太阳第25周期可能延迟了或根本不出现。

    研究太阳黑子的磁场强度,太阳射流和太阳日冕都得出一个结论:太阳周期活动将极其弱小,从而今后数十年太阳上面可能没有黑子可以被观察到。

    这不就是蒙德最小期的现象吗?在那段60年的时间内,太阳表面看到黑子寥寥可数,其实就是太阳周期活动停止了,按照Hill的说法,就是太阳”冬眠“了。

    由于近几年太阳活动异常,使得NASA太阳周期预测变得异常困难:

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    在NASA刚刚调低第24周期太阳黑子数后,3月太阳耀斑活动剧烈,4月NASA又调高了预测值,现在太阳物理分会的数据出来,NASA还会做调整吗?如果这个预测变化太多,大家要玩过山车了:

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    那么消失的太阳周期对地球的影响如何呢?

    太阳射流专家Hill如此这样说: ”如果我们(的观察结论)是对的,那么我们这次将见到的太阳周期高峰是在未来数十年内的最后一次“。“这个事件的影响也许包括从空间探索到地球的气候所有的事”。

    “If we are right, this could be the last solar maximum we’ll see for a few decades,” Hill said. “That would affect everything from space exploration to Earth’s climate.”

    如果太阳”冬眠“,碳交易可能没什么戏了,而前往火星的宇航员则会安全得多。

    美国《科学》杂志对这些研究结果做了评论

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    • 家园 今天这个新闻又是啥情况

      提到这句:北京时间6月25日消息,当世界各国都在为未来两年内太阳活动引发剧烈耀斑可能导致的电网故障做着准备时,科学家们近期取得的一项突破将有望至少将这种影响降低到最低限度。

      外链出处

      这篇文章 具体内容看不大懂 感觉翻译的不太专业

      目前研究界主流的观点还是这周期的太阳活动还将继续加强吗?

      • 家园 这个消息谈到太阳磁场缠绕的现象

        太阳磁场纠缠是太阳极性正在反转的现象,也是太阳周期接近其周期的巅峰的表现。

        太阳正常极性和极性反转:

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        这几天太阳的磁场就是右边图上的形式,特点是南北极不对称和不平均。

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        目前的困境是太阳黑子,太阳磁场强度都在低值区(包括10.7厘米射电值),而其它活动如日冕却相当活跃。

        可能在未来半年可以给出一个比较明确的趋势。如果你看射流图和日冕图,迟来的25周期也有可能,只是周期出现拖延了,延长的周期如23周期同样可以带来低温。

        太阳物理学界对蒙德事件的可能重现报以极大兴趣。

        太阳活动造成电网故障问题,可能是新能源需要新电网的上马,用电网磁暴冲击来做借口完成电网更新。在美国这是个好借口,中国就没有必要了。

        另外问些问题:磁暴引起的GIC(地磁感应电流(Geomagnetically Induced Current)的数值范围是多少?这个GIC的本底在中国大陆区域是多少?

    • 家园 其实我想问的只有一个问题

      这是不是老米建国以来经历的第一个小冰期。。。

      加拿大呢?

      • 家园 小冰期始于15世纪初结束于20世纪初

        所以如果再来一个小冰期,对美国来说是第二个了。

        小冰期是指一段在中世纪温暖时期之后开始的时段。这个名称由弗朗索瓦-埃米尔·马泰(Franois-Emile Matthes)于1939年所创立。当时马泰用这个名词来描述一个在美国加州一条以原来的气候学说不能解释其存在的冰河。大约15世纪初开始,全球气候进入一个寒冷时期,通称为“小冰期”,在中国也称为“明清小冰期”,小冰期结束于20世纪初期。

        小冰期期间全球范围频繁出现饥荒,这也是明朝末年饥荒连年,农民叛乱叠起的原因之一。直到比小麦、水稻等谷类作物更耐寒的新大陆作物:马铃薯、玉米等被广泛种植之后情况方得以改善。

    • 家园 据说,由于温室气体增加,不会太冷,但气候会波动。
    • 家园 对地球有多大影响?跟最近的极端天气有关么?

      请多多指教

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