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太阳迈进宁静的第25个周期 如何提前预测太阳活动?

时间:2020-09-21 09:57:56    来源:科技日报    

据美国国家航空航天局(NASA)官网9月16日消息,美国国家海洋和大气管理局(NOAA)和NASA科学家15日宣布,第25个太阳周期于2019年12月正式开始!从那时起,太阳活动开始慢慢加剧,预计2025年7月达到峰值,然后回落,到2030年左右,本轮周期结束。

科学家预计,太阳在这个周期相当平静,将继续活动减少的长期趋势。尽管如此,鉴于太阳活动会对地球上的设备、人类活动以及宇航员的宇宙探索活动产生深刻影响,因此,人们仍然不能掉以轻心,还需要密切关注。

太阳迈进宁静的第25个周期

美国太空网在报道中指出,由NASA和NOAA联合组织的第25个太阳周期预测小组15日宣布,太阳极小期发生于2019年12月,标志着一个新太阳周期的开始。研究人员表示,虽然这一消息似乎有点“姗姗来迟”,但这些事情只有在收集到足够多的数据后才能真正予以证实并对外宣布。

太阳的周期就像时钟一样,有活动增加和减少的时期。从一个所谓的太阳极小期到一个太阳极大期再到下一个太阳极小期,每一个太阳周期持续11年时间。第24个太阳周期从2008年持续到2019年。

据物理学家组织网报道,研究人员解释称,太阳活动的涨落通过太阳黑子的数量和大小来计算。这些太阳表面的暗斑出现在相对较低温度和较高磁性的区域,通常是诸如太阳耀斑或日冕物质抛射等巨大爆炸的起源,这些爆炸会将光、能量和太阳物质抛入太空。

为确定新太阳周期何时开始,预测小组查阅了位于比利时布鲁塞尔的比利时皇家天文台的世界太阳黑子指数和长期太阳观测数据中心关于太阳黑子的月度数据。

该中心主任、预测小组成员之一弗雷德里克·克莱特说:“我们详细记录一些标志着太阳新活动周期开始和上升的黑子的详细记录,这些是未来巨型太阳耀斑的缩影。只有通过追踪多月的总体趋势,我们才能确定两个周期之间的临界点。我们的研究表明,这一临界点位于2019年12月。”

该小组预测,在新一轮太阳活动周期内,太阳的活动将与上一个活动周期一样平静。自1980年代以来,太阳的活动一直呈明显的下降趋势。德国马克斯·普朗克太阳系统研究所的罗伯特·卡梅隆说:“看起来,与过去50年间的大部分时间相比,在未来11年内,太阳活动减少的趋势将持续下去。”

展望未来,该研究小组表示,太阳活动将在2025年7月达到极大值,并在2030年左右回到极小值。

需时刻关注太阳活动

研究人员表示,对宇航员、卫星和其他航天器来说,太阳活动的减少意味着未来的太空天气会更友好,但并不能因此而掉以轻心。

NOAA太空天气预测中心小组联席主席兼太阳物理学家道格·比泽克表示:“这是一个低于平均水平的太阳活动周期,但这并不意味着不存在极端空间天气的风险,太阳对我们日常生活的影响真实存在。”

NASA物理学家利卡·古哈塔库塔在当天的新闻发布会上说:“在太阳活动处于最小值期间,太阳的活动也并未结束,只是形式改变了。例如,此时,星系宇宙射线在太空环境中处于前所未有的高度,这将对太空探索、太空旅游和航空业带来各种影响。”

此外,太阳更安静也对太空垃圾处理产生潜在影响。在太阳活动更活跃期间,太空垃圾会被送入地球大气层烧掉。比泽克说:“一个活跃的太阳周期意味着我们可以处理大量太空碎片;而一个相对安静的太阳周期则做不到这一点。”

卡梅隆则表示:“在太阳活动活跃阶段,太阳粒子的猛烈喷发和辐射也会影响地球。在最坏的情况下,可能会损坏卫星系统,危及宇航员的安全,因此我们需要时刻关注并能提前预测太阳的活动。”

如何提前预测太阳活动

那么,如何提前预测太阳的活动呢?

对此,研究人员指出,一方面是准确、持续观察在太阳表面形成的局部磁性结构(伴随有太阳黑子)的数量和分布。诸如NASA的太阳动力天文台这样的卫星一直在做这方面的事情。另外,日震学是利用日震现象,研究太阳内部结构的科学,是太阳研究领域一个较年轻的子学科,它致力于让太阳内部的过程可视化,从而确定构成太阳输送带的等离子流的确切速度。

此外,太阳会喷发出大量高能粒子——太阳风,它可以在太空中形成一个动态辐射系统——空间天气,为更好地预测空间天气,研究人员一直未曾放慢脚步。

据美国太空网报道,NASA、NOAA、联邦应急管理局及其他联邦机构和部门共同制定了《国家空间天气战略和行动计划》,以加强对空间天气的应对和预备工作,保护国家免受空间天气的危害。具体而言,NOAA提供空间天气预报和卫星,以实时监测空间天气;NASA帮助提高对近地空间的理解,并最终提高预测模型的精度。

空间天气预报对于参加美国“阿耳忒弥斯”计划的航天器和宇航员来说至关重要。NASA计划2024年将宇航员送往月球,也就是太阳活动预计达到峰值的前一年,这意味着NASA需要获得足够多的关于太阳活动的信息,以减轻宇航员暴露于空间辐射的危险。

据悉,NOAA的空间天气后续行动L-1天文台将于2024年发射,以帮助科学家们更好地预测空间天气。科学家们也正在研究预测模型,以便他们有一天可以像气象学家预测地球上的天气一样预测空间天气。(记者刘霞)

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