天文学
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最后更新:2025年8月15日

太阳黑子与太阳活动周期:从极小期到极大期

太阳表面的黑子
2014年10月,美国国家航空航天局(NASA)太阳动力学天文台观测到一大群太阳黑子的景象。图片来源:NASA

11年太阳周期

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。

太阳黑子的磁性起源

磁通量的出现

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。

太阳发电机的作用

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。

每11年一次磁极反转

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。

磁场强度

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。

自观测以来太阳活动周期表

25个太阳活动周期的历史
周期时期最大点数期限(年)
周期11755-176686.511.3
周期21766-1775115.89.0
第三周期1775-1784158.59.3
循环41784-1798141.213.6
周期51798-181049.212.2
周期61810-182348.712.8
周期71823-183371.510.5
周期81833-1843146.99.8
周期 91843-1855131.612.4
周期101855-186797.911.3
周期 111867-1878140.511.8
周期 121878-189074.611.3
第13周期1890-190287.911.8
第14周期1902-191364.211.5
第15周期1913-1923105.410.0
周期161923-193378.110.1
第17周期1933-1944119.210.4
周期181944-1954151.810.2
第19周期1954-1964201.310.5
第20周期1964-1976110.611.4
周期211976-1986164.510.3
周期221986-1996158.59.7
第23周期1996-2008120.812.3
第24周期2008-2019116.411.0
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。

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