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

元宝推荐:月色溶溶, 通宝推:再闻鸡起舞,雪域骑兵,柠檬籽儿,wolfgan,人在旅途,不远攸高,witten1,

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家园 会不会打仗?

蒙德最小期期间发生过什么事情值得仔细研究

家园 太阳活动越剧烈,发光放热就越强吗?

并且可以显著的影响到地球?

家园 说点俺们俗人最关注的呗:天气会变冷还是变热

粮食会增产还是减产

上个蒙德最小期都发生了些啥,有空一起给科普一下?谢谢

家园 英国革命查理一世被砍头,克伦威尔摄政

中国是明末李自成农民起义,明朝灭亡,满清入关。

另外一个道尔顿最小期是以法国大革命为标志。

家园 太阳活动强烈时,太阳常数(光热量)增加1-2瓦/平方米

太阳活动越剧烈,发光放热就越强吗?

太阳常数是1361瓦/平方米,增加1-2瓦/平方米不过是千分之一。太阳周期中太阳常数变化可以给地球气候带来影响。

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太阳因素影响地球的两个部分:大气圈和岩石圈,前者就是气候现象而后者就是地震火山现象。

IPCC不承认太阳对地球气候起主要作用,而大多数地震学家不认为地震是太阳活动的结果。

家园 变冷,干旱,作物生长季节可能减少30天之多

天气会变冷还是变热

变冷

粮食会增产还是减产

这次如属实,那么是人类进入工业化社会以来的第一个太阳黑子最小期,我们可以观察粮食生产的情况变化。

家园 看来得找个地方躲躲,thank you
家园 那到底会不会影响气候啊?

千分之一的变化,貌似不会变冷太多;但是历史表明似乎是相关的。难道等我们再实践一次才知道?

家园 如果这次最小期有如此大影响,那么影响将是全球性的

躲避是没有什么意义的,应该接受挑战。

家园 这个挑战似乎大了点...有什么可以做吗?
家园 ..............

.............

家园 会影响地球气候的,单单太阳常数变化就可以影响

太阳活动,包括黑子(实质是太阳恒星电磁活动)通过各种机制影响地球,也造成地球大气圈,岩石圈,生物圈绚丽多彩的景观。

貌似不会变冷太多

0.5度到2度的平均降温,还可以对付。

比较讨厌的是寒流和干旱这些波动。

家园 工业化社会应该可以对付这种挑战

人类手上有的是牌。

家园 那还好,我准备去种地了:-)
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