破解11年太阳活动

太阳物理学家莫苏米·迪克帕蒂（左），彼得·吉尔曼（Peter Gilman）和朱丽安娜·德托马（Giuliana de Toma）正在查看他们关于太阳内部动力学的新计算机模型的结果。Photo by Carlye Calvin / University Corporation for Atmospheric Research. 　　小组领导者莫苏米·迪克帕蒂（Mausumi Dikpati）在3月6日的NASA新闻发布会上描述了他们的发现。“这是第一次，我们可以根据基本的太阳物理，来预测11年太阳活动周期的强度，”她说。这项突破源于对一种太阳物质环流的认识，这种缓慢的大规模环流牵扯到太阳的大多数物质。除了其他更小规模的运动之外，太阳物质会在一个巨大而又缓慢的“传送带”中，从太阳的赤道流向两极，然后再沉入距离太阳表面200,000公里（124,000英里）的太阳对流层底部。在那里，它们会以每秒仅1米的速度流回到赤道，再抬升起来，完成循环。即使太阳黑子在表面无法长久维持，当它们消失之后，它们还是会在靠近表面的物质中留下磁场痕迹。当这些物质沉降到对流层底部时，太阳深处的较差自转就会将剩余的磁场向东西方向拉伸，因此增强了这些磁场（汲取了太阳自转的能量）。当这些重新增强过的隐含磁场被再次带回表面时，它们就会成为新一轮太阳周期的种子。科学家们建立模型的基础，是研究太阳内部运动的日震学，还有可以一直追溯到1880年的过去12个太阳周期的观测记录。他们的模型成功地模拟了过去8个太阳活动周期的时间和强度。“因此我们有信心预测未来，”迪克帕蒂说。太阳黑子的细节。这张照片是加纳利群岛拉帕玛岛上口径1米的瑞典太阳望远镜拍摄的，可以分辨出小到0.1角秒的细节，这多亏了先进的自适应光学系统的应用。Courtesy Royal Swedish Academy of Sciences. 　　上一次太阳周期的最大值出现在2001-2002年；我们现在刚好面临着太阳黑子极小期。这个小组预言下一个周期的第一个黑子直到2007年底或者2008年初才会出现。做为对比，太阳物理学家大卫·哈撒韦（David Hathaway，NASA/马歇耳太空飞行中心）在新闻发布会上提供了另一份预测，这只是简单地根据过去的观测趋势所做出的：新的周期会在今年年底或者2007年年初开始。如果新的预测击败了老的经验主义预言，它将成为强有力的证据，表明迪克帕蒂小组已经正确地指明了太阳活动周期的基本物理过程。太阳的活动——太阳黑子，耀斑，日冕物质抛射，以及太阳表面的其他剧烈磁场事件——对地球和地球周围环境有着许多影响。太阳爆发会干扰无线电通讯，产生夜空中的极光和电力传输线中的电流波动，还会通过高能质子威胁卫星和宇航员的安全，降低GPS定位系统的精度。因此，准确的太阳预报是非常有价值的。“这将会帮助我们解答空间气象学中我们一直在询问的一些问题，”约瑟夫·康切斯（Joseph Kunches）评论道，他是美国国家海洋和大气局空间环境中心预报和分析分部的主管。这些研究成果被发表在2006年3月3日的《地球物理研究通讯（Geophysical Research Letters）》上。　过去的太阳周期观测记录（上图）与太阳内部动力学新模型所做的太阳磁场活动预测（下图）非常吻合。右侧的红线表明了模型对下一个太阳周期的预测，它将在2012年前后达到峰值。Courtesy Mausumi Dikpati, Peter Gilman, and Giuliana de Toma / NCAR.
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