截至 2023 年 6 月，太阳表面出现的所有太阳黑子的渲染图。（使用 NASA 太阳动力学观测站收集的数据创建。）图片来源：Şenol Şanlı
今年6月，太阳表面出现了160多个太阳黑子，这是20多年来单月黑子数量最多的一次。
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在太阳表面，黑点不断地出现和消失——它们被称为太阳黑子，它们是比周围环境温度低的区域。 但低温并不意味着平静，阴影下涌动着高度集中的强磁场。 正是在这些地方，太阳耀斑和日冕物质抛射等太阳活动正在酝酿。
一段时间内太阳黑子的数量和大小与太阳的电磁活动周期（约11年）直接相关。 太阳黑子出现越频繁，阴影面积越大，意味着太阳正在接近太阳活动周期的高峰期——太阳极大期（相对于太阳极小期）。 目前的太阳周期始于 2019 年，是观测记录中的第 25 个周期。 太阳活动正朝着最大程度发展并变得更加活跃，因此我们应该会看到越来越多的太阳黑子。 然而，即使有这样的期望，我们现在观测到的太阳仍然过于活跃。
2023 年 6 月太阳表面出现的所有黑子的渲染图。（使用 NASA 太阳动力学观测站收集的数据创建。）图片来源：Şenol Şanlı
在第25个太阳周期的高峰期，根据NASA的预测，每月的太阳黑子数量最多将达到125个。但仅在最后一个月，我们观测到的太阳黑子数量就已接近200个。“9月以来太阳黑子数量最多的月份” 2002年！” 太阳物理学家基思·斯特朗在推特上分享道。 “2023年6月，太阳黑子数量达到163个，是二十多年来的最高水平。”
阳光“狂欢”下隐藏的隐忧
显然，太阳即将迎来一场盛大的“狂欢节”，本周期高峰期的太阳活动将变得相当激烈，引发了人们对地球附近空间环境的强烈担忧。 尽管我们在地面上通常无法察觉，但太阳活动始终会影响近地轨道卫星等太空资产的命运。
更多的太阳黑子不仅意味着更多的太阳耀斑，还意味着更多的日冕物质抛射事件，即构成太阳风的高能带电粒子流的抛射。 这会让地球大气层附近的太空环境变得极其恶劣。 太阳风暴中的高能带电粒子可以进入大气层，轰击大气层中的原子，产生色彩缤纷的极光，但如果太强烈，也会对地球高纬度地区的电网和地球轨道上的卫星造成严重破坏。
太阳物理学家、科罗拉多大学博尔德分校空间科学与技术中心主任汤姆·伯杰在接受采访时表示，2003年10月一场猛烈的太阳风暴来袭时，数百颗卫星曾有几天失去联系。 这是因为许多卫星和国际空间站在高层大气或低轨道区域的近地轨道上运行。 当太阳风暴来袭时，该地区稀薄的大气层会与太阳风相互作用并膨胀。 空气密度的增加会导致卫星突然受到比平静太空天气时更大的阻力，很容易偏离原来的轨道。
伯杰说：“在最猛烈的太阳风暴期间生活网消息，卫星的轨道可能会偏离很远。” “他们可能距离雷达上次定位的位置有数十公里，基本上可以被视为迷路。唯一的方法就是依靠雷达再次锁定他们的位置。” 而且太阳风暴会对一些卫星设备造成损害，从而会在卫星轨道上产生更多碎片，造成进一步的风险。
有史以来最强大的太阳风暴
尽管太阳风暴通常不会对我们的生活造成太大影响，但在某些极端情况下，高能带电粒子仍然可能干扰飞行或破坏地球上的电网。 有史以来最强大的太阳风暴卡林顿事件造成了严重的后果。 电报机中迸发出火花，烧毁了一些文件，导致欧洲和北美的电报服务中断数天。
这场严重的太阳风暴发生在1859年，当时英国天文学家理查德·卡林顿在研究太阳大气层中的一个奇怪的黑色斑点时，观察到了持续近五分钟的明亮闪光，这是历史上第一次有记录的太阳耀斑事件。 后人因此将这场在不到48小时内猛烈袭击地球的太阳风暴命名为卡林顿事件。
理查德·卡林顿 ( ) 1859 年绘制的太阳黑子草图，叠加在 NASA 太阳动力学观测站拍摄的太阳实际图像之上。 图片来源：/NASA Solar/
现代天文学家当然很想知道卡林顿观察太阳时的太阳是什么样子。 幸运的是，卡林顿本人创作了一张他观察到的面向地球的太阳黑子的图像——卡林顿估计这是一团黑色斑点，其宽度与木星的直径差不多。 2019 年，对卡林顿草图的分析发表在《太空天气》杂志上，估计这些黑斑的宽度在太阳圆盘宽度的 9% 到 14% 之间。 事实上，在2003年现代最强大的太阳耀斑爆发之前，天文学家也观察到了一个与卡林顿观察到的太阳黑子大小相似的太阳黑子。 幸运的是，那次日冕物质抛射的路径“掠过”地球，并没有造成大范围的破坏。
Space 将卡林顿太阳黑子（上图）和现代历史上最大的太阳黑子（下图，2003 年 11 月）合成为一张图像。 两者的尺寸大致相同。 图片来源：/NASA/
一贯的“超出预期”
在过去的连续 28 个月中，我们观测到的太阳黑子数量比预测的要多，而且 6 月的太阳黑子数量比上一次太阳活动极大期期间的任何一个月都要多。 科学家最初预测这一周期将在2025年达到顶峰，但目前的情况表明太阳活动极大期正在迅速逼近，而且可能比预期更为极端。
这张来自 NASA 太阳动力学观测站的图像显示了 2023 年 7 月 3 日的太阳表面，太阳黑子数量是过去 20 年来我们所见过的最多的。 图片来源：NASA/SDO
事实上，6月29日，先前出现的一个太阳黑子迅速膨胀成一个比地球宽约10倍的“庞然大物”，成为本周期最大的太阳黑子之一。 随后在7月2日，这个巨大的黑点爆发了X级太阳耀斑（X级为强度最高级别），直接撞击地球，导致美国西北和东太平洋地区出现短暂的无线电中断。状态。 可以预见，随着太阳周期逐渐达到顶峰，此类事件在不久的将来将会变得越来越普遍。
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