太陽活動經(jīng)過一段長時間的沉寂，從2019年11月浮現(xiàn)的太陽黑子(AR2750)開始，便偶有一些爆發(fā)現(xiàn)象，這些現(xiàn)象可能意味著太陽正進(jìn)入一個新的活動周期——第二十五太陽周。

　　太陽活動周期是除地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)所帶來的日夜交替與四季變化外，對人類社會產(chǎn)生重大影響的另一個天文周期。隨著信息時代的到來，太陽活動對于人們生活的影響越來越廣泛，也越來越重要。其中最顯著的，莫過于太陽耀斑與日冕物質(zhì)拋射等現(xiàn)象的影響，例如干擾衛(wèi)星通信、影響洲際航班，更有甚者會破壞電力網(wǎng)絡(luò)與石油運輸管道。

　　1989年3月，太陽爆發(fā)事件導(dǎo)致加拿大魁北克省的水電傳輸網(wǎng)絡(luò)癱瘓。這種劇烈的能量釋放現(xiàn)象往往大量集中出現(xiàn)，集中出現(xiàn)的時段就被稱為該太陽周的極大期。例如，在剛剛過去的第二十四太陽周，太陽于2014年爆發(fā)了約四十個左右的M級以上的大耀斑，一個M級耀斑釋放的能量相當(dāng)于一億顆“小男孩”原子彈爆炸所釋放的能量。而在該太陽周末尾，2019年中最大的一次耀斑活動也只有C級，釋放的能量僅是M級耀斑的十分之一左右。

　　而太陽活動帶來的另一種“產(chǎn)品”——高能粒子，或許“激活”了早期地球大氣中穩(wěn)定的氮氣并參與一系列化學(xué)反應(yīng)，從而促進(jìn)一些重要有機(jī)分子的合成，推動了早期生命的形成。

   　人們將1755年開始的太陽周作為第一周期進(jìn)行計數(shù)。十九世紀(jì)人們開始對太陽黑子進(jìn)行統(tǒng)計研究，發(fā)現(xiàn)太陽黑子數(shù)有著平均11年左右的準(zhǔn)周期。不同的太陽周也會在時間和活動性上表現(xiàn)出差異。從時間來看，較短的太陽周只有9年，長的可達(dá)14年之久；從活動性來看，有的太陽周中的黑子數(shù)會明顯少于其他時期。例如剛剛過去的第二十四太陽周就呈現(xiàn)出相對較少的黑子數(shù)與太陽爆發(fā)事件等特征，有學(xué)者認(rèn)為接下來的第二十五太陽周的太陽黑子數(shù)或許會比第二十四太陽周更少。

　　歷史上曾出現(xiàn)過更加極端的情況。在1645至1715年之間，太陽表面只能偶爾觀測到極少數(shù)的黑子，這段時間被稱為蒙德極小期。值得注意的是，蒙德極小期似乎與明末清初時的小冰期具有關(guān)聯(lián)性。利用南極和格陵蘭島冰核中的鈹10濃度，學(xué)者們可以重構(gòu)出更加遠(yuǎn)古時期的太陽黑子數(shù)。歷史上太陽活動曾經(jīng)歷過很多次極小期，太陽活動性的長時間變化是否真的對地球氣候產(chǎn)生影響，仍然是一個有待深入研究的復(fù)雜課題。

　　在過往的太陽周中，曾經(jīng)發(fā)生過很多次十分劇烈的太陽爆發(fā)現(xiàn)象。在第十太陽周，1859年，理查德·克里斯托費·卡靈頓觀測到了人類歷史上第一個，也是目前為止最具威力的太陽耀斑事件，即著名的卡靈頓耀斑事件。他還注意到在18個小時之后發(fā)生了地磁暴，并指出二者之間可能存在的關(guān)聯(lián)性。

　　自從1908年喬治·海爾發(fā)現(xiàn)太陽黑子中的強(qiáng)磁場后，人們才逐漸意識到太陽活動周期的本質(zhì)是其磁場的周期，每兩個太陽周之間會發(fā)生一次太陽南北半球的磁極反轉(zhuǎn)，所以為期11年的黑子數(shù)周期實際上是對應(yīng)了為期22年的磁場周期。這樣的周期源于太陽發(fā)電機(jī)機(jī)制，該機(jī)制基于太陽對流層不同深度和不同緯度的差速自轉(zhuǎn)，將對流層的動能轉(zhuǎn)換為電磁場的能量，并令太陽磁場的軸向通量與環(huán)向通量相互轉(zhuǎn)換，從而形成了太陽周期。盡管這樣的理論模型可以解釋很多觀測現(xiàn)象，但是對于太陽周的預(yù)測還需要更加復(fù)雜的模型和定量的計算，無論是理論還是實踐都十分具有挑戰(zhàn)性。

　　伴隨著從上世紀(jì)開始的大量空間探測任務(wù)，太陽爆發(fā)現(xiàn)象與地球空間環(huán)境之間的關(guān)聯(lián)性被逐漸揭開。太陽風(fēng)所攜帶的磁場與地球磁場之間的相互作用(磁場重聯(lián))將能量注入地磁層造成磁暴，而進(jìn)入地球磁場的高能粒子沿著磁場傳播到南北兩極的高層大氣，與大氣中的原子分子碰撞激發(fā)釋放能量并產(chǎn)生了光芒，這便是我們看到的極光。舊唐書中曾有記載，唐大歷九年(公元774年)“十二月丙子夜……東方約上有白起十余道，如匹帛，貫五車、東井、輿鬼、觜、參、畢、柳、軒轅，三更后方散”。平時的極光往往只發(fā)生在地球南北兩極的高緯地區(qū)，而史書上的這次記錄卻顯示極光出現(xiàn)在了低緯地區(qū)，間接反映了那次太陽爆發(fā)事件的巨大威力，使得低緯地區(qū)的地球磁場也受到了影響。該史料也與南極冰層中的鈹10激增和古樹中提取到的碳14增豐相互印證。值得慶幸的是，這樣劇烈的爆發(fā)性事件還未發(fā)生在當(dāng)今的信息化社會，否則，現(xiàn)代通信、交通等都會受到嚴(yán)重影響。

　　太陽周期自身的物理本質(zhì)及其對行星環(huán)境與生命的影響還有待學(xué)者們的進(jìn)一步研究。近年來發(fā)射的多顆科學(xué)觀測衛(wèi)星可以幫助人類進(jìn)一步理解這顆既熟悉又陌生的恒星。

（楊凱）