太阳“心跳”现异常

　　太阳活动周期（solar cycle），常被科学家形象地称为太阳的“心跳”（Heartbeat），在过去40年来一直发生异常变化。科学家最近透过探测发现，太阳可能正在进入有别以往的运作模式。

　　英国伯明翰大学天体物理学家比尔‧查普林（Bill Chaplin）为了探测太阳的内部活动，分析了伯明翰太阳振荡网络（Birmingham Solar Oscillations Network，BiSON）的数据。该网络由分布在全球的6个远端太阳观测站组成，自1976年以来持续收集太阳振荡数据。其团队借由分析近40年的都卜勒速度资料（Doppler velocity data），证实太阳出现了前所未见的变化。

　　研究人员分析了太阳内部的“p模式振荡”（p-mode oscillations），这些振荡如同声波在太阳内部传播，使太阳像一个巨型热核钟（massive thermonuclear bell）一样产生“共振”。

　　为了评估太阳内部不同深度的活动，研究团队分析了三个振荡频率范围：低频、中频与高频。随后，他们将这些资料与两项太阳外部指标“黑子数量与面积”和“太阳射电辐射强度”做对照，比较内外活动是否一致。

　　研究结果出现一个有趣现象：太阳的表面（外层）活动比预期更弱，但内部的高频振荡却更强烈，呈现出早期太阳周期的特征。

　　查普林表示，这是科学界首次有此类发现。

　　太阳内部如沸水剧烈翻腾

　　太阳如同一块条形磁铁，具有两极。太阳主要由高温带电的电浆构成，这些电浆会持续翻腾流动并产生磁场。由于太阳内部如同一锅沸腾的水剧烈流动，加上科学上称为“差异自转”（Differential rotation）的特性（即赤道自转速度比两极更快），使得磁场不断被拉扯、扭曲，变得更加复杂。最终，这会导致太阳的南北磁极发生翻转。通常在平均长度为11年的每个太阳（黑子）活动周期（Schwabe cycle）中，磁极会翻转一次。

　　而要完成一次完整的磁场循环（恢复原磁性），则需要约22年。这磁周期被称为“海尔周期”（Hale cycle）。

　　在太阳（黑子）活动周期的极小期，太阳相对平静，对地球的影响也较为温和。

　　然而，当太阳进入活动极大期，其表面会变得剧烈不稳定，容易释出强烈的能量闪光“耀斑”（solar flare），以及出现日冕物质抛射（CME, Coronal Mass Ejection），将大量带电粒子从日冕高速抛向太空。这些太空天气事件可能干扰卫星、GPS、通讯系统和电力网络运作。

　　在过去几次周期中，太阳整体的活动强度与磁场演化方式都在发生变化。在上一周期（第24个太阳活动周期，Cycle 24，开始于2008年12月，于2019年12月结束，注：1755—1766年的周期被编为第一周期），太阳活动明显减弱，无论是太阳黑子数量或各种波长的辐射活动都相对减少。

　　耶鲁大学天文学家萨尔巴尼‧巴苏（Sarbani Basu）说：“我们发现，太阳内部振荡与表面活动之间的关系，在过去几个周期中已经发生变化。”他表示，“这一趋势不能仅用磁场变弱来解释，事实上，这显示太阳表面下磁场结构的分布方式，正在发生重组。”

　　这项研究已经在《王家天文学会月报》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society，MNRAS）上发表。

　美国太空总署（NASA）太阳动力学天文台（Solar Dynamics Observatory，SDO）卫星，从太空拍摄到“金星凌日”穿越太阳表面的超高解析影像。(SDO/NASA via Getty Images)