太阳遵循大约11年的磁活动周期,其标志是太阳黑子数量的变化。这些黑子由伽利略于1610年发现,由于温度较低(约3800开尔文,而周围光球层约为5800开尔文),在太阳表面呈现为暗区。
当强烈的磁通量从太阳内部涌出并穿透光球层(我们恒星的可见层)时,太阳黑子便会出现。这些磁场会局部抑制对流,减少热量向表面的传输。因此,这些区域的温度比周围光球层低约1500开尔文,使其在视觉上显得更暗。
这种涌现背后的机制与太阳发电机有关,这是一个由太阳较差自转及其对流层中等离子体湍流运动产生的复杂过程。磁力线扭曲、缠绕,最终重新连接或上升至表面,形成日冕环和太阳黑子。
大约每11年,太阳的磁场会完全反转:北极变成南极,南极变成北极。 这种反转标志着两个周期之间的过渡,并解释了太阳活动逐渐增强至极大期(大量太阳黑子、频繁的耀斑、日冕物质抛射),随后又回归至极小期(几乎没有太阳黑子、活动水平低)的现象。
太阳黑子中的磁感应强度可达\(\sim 0.3\,\text{特斯拉}\),比地球磁场强数千倍。这些磁结构通常呈双极性,具有南北极性,揭示了其源于磁通量管的特性。
| 周期 | 时期 | 最大点数 | 期限(年) |
|---|---|---|---|
| 周期1 | 1755-1766 | 86.5 | 11.3 |
| 周期2 | 1766-1775 | 115.8 | 9.0 |
| 第三周期 | 1775-1784 | 158.5 | 9.3 |
| 循环4 | 1784-1798 | 141.2 | 13.6 |
| 周期5 | 1798-1810 | 49.2 | 12.2 |
| 周期6 | 1810-1823 | 48.7 | 12.8 |
| 周期7 | 1823-1833 | 71.5 | 10.5 |
| 周期8 | 1833-1843 | 146.9 | 9.8 |
| 周期 9 | 1843-1855 | 131.6 | 12.4 |
| 周期10 | 1855-1867 | 97.9 | 11.3 |
| 周期 11 | 1867-1878 | 140.5 | 11.8 |
| 周期 12 | 1878-1890 | 74.6 | 11.3 |
| 第13周期 | 1890-1902 | 87.9 | 11.8 |
| 第14周期 | 1902-1913 | 64.2 | 11.5 |
| 第15周期 | 1913-1923 | 105.4 | 10.0 |
| 周期16 | 1923-1933 | 78.1 | 10.1 |
| 第17周期 | 1933-1944 | 119.2 | 10.4 |
| 周期18 | 1944-1954 | 151.8 | 10.2 |
| 第19周期 | 1954-1964 | 201.3 | 10.5 |
| 第20周期 | 1964-1976 | 110.6 | 11.4 |
| 周期21 | 1976-1986 | 164.5 | 10.3 |
| 周期22 | 1986-1996 | 158.5 | 9.7 |
| 第23周期 | 1996-2008 | 120.8 | 12.3 |
| 第24周期 | 2008-2019 | 116.4 | 11.0 |
| 第25周期 | 2019-2030年(预测) | 115(估计值) | 11(估计值) |
来源:SILSO太阳黑子指数与长期太阳观测及NASA太阳物理学。