比对2000年7月（左）和今年3月拍摄的太阳表面图，近期太阳活动是否进入了休眠期？
太阳活动是否进入休眠期
自1843年德国天文学家萨缪尔·H·施瓦布（Samuel H.Schwabe）首次发现太阳黑子具有大约11年的循环出没周期以来，科学家已经非常细致地监测了太阳的活动。在最近的这一阶段，太阳似乎在去年秋季已进入它最平静、黑子最少的时期。
事实上，去年是太阳在过去的半个世纪以来最平静的一年，在266天的时间里从地球上看不到太阳表面的任何黑子。在这之后的2009年的头4个月里，太阳表面甚至变得更空空荡荡，黑子进一步减慢了它的步伐。
美国航空航天局（NASA）马歇尔航天中心的太阳物理学家戴维·哈撒韦（David Hathaway）在几个月前说：“太阳犹如死寂了一般。”但是到了今年的6——7月太阳开始苏醒，在7月初出现了大小可观的20个黑子。
现在太阳又恢复了平静。和预期的一致，这个太阳活动周期将比较平静。预计在2013年出现的太阳活动极大期也不会很强。
由美国国家大气和海洋管理局（NAOA）组织的一个由12位科学家组成的评估小组预测，2013年5月的太阳活动极大期会出现大约90个太阳黑子。这是自1928年以来最弱的太阳极大，当时黑子的数量是78个。在通常的太阳活动极大期，太阳表面平均会出现大约120个黑子。
评估小组主席道格拉斯·比尔斯克（Douglas A. Biesecker）说，最终的结论“并不是一致的意见”。有小组成员相信2013年将出现太阳活动大爆发，其中也有人认为，2013年的太阳活动极大时的黑子数仅有70个。甚至一些全球变暖怀疑者推测，太阳可能正在进入类似蒙德极小期这样的长期休眠阶段。所谓蒙德极小期指的是17——18世纪太阳黑子骤减的几十年，当时也出现了长期的寒冷期。
然而，绝大多数太阳物理学家并不认为太阳正在经历奇特的事情。根据最近的太阳黑子爆发，哈撒韦不认为太阳正在进入休眠期。不过，他说，类似多尔顿极小期――1800年前后的两个平均黑子数为50的太阳活动期――还是有可能的。这两种太阳活动极小期分别以发现它们的科学家爱德华·蒙德（Edward W. Maunder）和约翰·多尔顿（John Dalton）命名。
使用更好的地面望远镜和空间太阳望远镜，太阳物理学家已经比过去对太阳有了更多的了解。但是他们也并不是什么都知道。譬如，用来描述太阳磁场动力学的发电机模型还不能解释许多基本的问题，甚至连太阳活动为什么以11年为周期也不清楚。
提升太阳活动预报机制
从许多方面来讲，预测太阳活动就像预测股票。对太阳活动动力学机制认识的匮乏，使得科学家只能通过寻找一些与未来太阳活动相关的征兆并且以此建立模型。
例如在2006年，哈撒韦注意到由太阳活动造成的对地球磁场的扰动，而且这些扰动很强。在过去的太阳活动周中，在极小期中的强扰动预示着在太阳极大时会出现强磁场和大量的黑子。由于先前太阳活动周的周期小于平均长度，哈撒韦因此认为下一个太阳活动周也会比较短，并预言新的太阳活动周会非常强烈，这和一个较短的太阳活动周相吻合。
但是，新的太阳活动周并没有哈撒韦预期的那么快的到来，而磁场的扰动也很弱。因此他修改了他的预言，结果是一个小于平均水平的极大期。去年11月，新的太阳活动周看似开始了，太阳的中纬度地区出现的新黑子数量超过了靠近太阳赤道正在消亡的老黑子。
在极小之后，太阳活动通常会快速地提升，但是随后太阳却又重归于平静。“有几个月的时间太阳一直没有活动，这是我所担心的，”哈撒韦说。
而将太阳活动周和气候关联起来的想法很难和太阳能量输出的确切变化相联系起来。从太阳极大到极小，太阳能量输出的降幅只有0.1%。但是，蒙德极小期和欧洲出现反常低温的小冰期重叠，也说明太阳活动周期对于气候可能具有潜移默化的影响。
丹麦空间中心的亨里克·斯文斯马克（Henrik Svensmark）和其他科学家在10年前提出了一种可能性。他们认为，当由高能粒子组成的宇宙线轰击地球大气时，它们会把大气分子打碎成离子和电子，使得空气中的水和硫酸结合成小液滴。这些小液滴是形成云的种子，而云会反射阳光，进而降低温度。
丹麦科学家认为，太阳会影响宇宙线对大气的轰击，继而进一步影响云的数量。当太阳剧烈活动时，由带电粒子组成的太阳风也会增强，并形成一个包裹住太阳系的磁茧，阻挡部分宇宙线。
但是按照这个理论，当太阳黑子和太阳风消失时，磁茧会缩小，会有更多的宇宙线轰击地球并产生更多的云，使抵达地面的阳光减少，继而温度就会降低。尽管斯文斯马克也同意二氧化碳是温室气体并且导致了全球变暖，但他仍然说：“我认为这是一个重要的效应。”
图为今秋升空的太阳动力学天文台卫星（模拟图）
太阳活动周期与气候变化
斯文斯马克及其同事发现了入射宇宙线比例和1984年——2002年间低层云覆盖之间的相关性。同时他们还发现，由不同同位素丰度反映出的宇宙线强弱和数千年来的气候变化有非常好的相关性。但是其他的科学家在高层云中并没有发现类似的相关性，包括一些测量结果也和这一假说不符。
英国莱彻斯特大学的宇宙线专家特里·斯隆（Terry Sloan）说，如果这个假说是正确的，那么在地球的两极宇宙线产生云的效应会最强，因为那里的地球磁场使得宇宙线可以畅通无阻。
“按照这个理论应该可以看到云（数量）的变化，而且确实会产生一些影响，”斯隆说，“但事实上却没有。”对此，他认为这一效应可能非常微弱。斯隆的发现预示宇宙线最多只能解释近些年变暖中的20%。然而，根据美国国家大气研究中心（NCAR）的最新研究，即使没有宇宙线，太阳能量输出0.1%的变化仍然足以引发能够影响全球天气的“厄尔尼诺”和“拉尼娜”现象。
在今年7月出版的《气候学报》上，科学家根据气候模型发现，在太平洋大片无云的区域，数年来额外的加热使得海水升温、加速蒸发。这会增强热带风暴，并把风输入东太平洋，其结果是造成那里的海水降温，这就是“拉尼娜”现象；然而在1——2年内低温的海水又会演化成高温的海水，即“厄尔尼诺”现象。
新的仪器将会为科学家提供更多有用的信息。美国大熊湖太阳天文台的1.7米望远镜已经开始运转，它的第一批照片就拍摄了一串黑子，其中每一个的直径大约有80千米。
“在这样的尺度上，这些黑子所反映出的正是太阳磁场的基本纤维结构，”大熊湖太阳天文台台长菲利普·古德（Philip R. Goode）说。他还说，其他望远镜也许也能探测到这些细微的结构，但是“不会具有这么高的分辨率。”
空间运行的太阳监测卫星也许并不具有地面望远镜这样的威力，但它们可以看到被地球大气所阻隔的波段。NASA计划于今年秋天发射的太阳观测卫星――太阳动力学天文台――将携带可以探测由磁场所产生的对流的仪器设备。
平静的太阳活动周期并不意味着不会产生有破坏力的太阳风暴。1859年的最大的太阳风暴就发生在与现在预期相似的一个较弱的太阳活动周期中。
那时，太阳风暴破坏了电报线路。要是发生在今天，它可以破坏大面积的电网，10%的人造卫星会失灵。根据美国科学院的计算，至少损失会超过1万亿美元的损失。
但是现在没有人能很好地解释太阳目前的行为，并且预言将来。
“我们对太阳其实还并不了解，”哈撒韦说，“用来描述太阳黑子如何循环的理论还存在着很大的问题。”
资料来源 The New York Times
责任编辑 则 鸣