太阳活动

太阳黑子

太阳黑子活动的起伏有一种奇妙的节奏，支配着太阳的大气层。太阳黑子，其中最大的即使没有眼镜也能看到望远镜，都是异常强烈的区域磁场在太阳表面发现的一个典型的成熟太阳黑子在白光中被看到，大致有雏菊的形状。它由一个黑暗的中心核组成，即本影，在本影中，磁场通量环垂直地从下面出现，周围是一个不那么暗的原纤维环，称为半影带，磁场在半影带水平向外扩散。

乔治·埃勒里·黑尔他在20世纪初用他的新太阳望远镜观测了太阳黑子光谱，发现它与冷红m型太阳黑子光谱相似星星用他的新恒星望远镜观察。因此，他证明本影之所以看起来很暗，是因为它的温度很低，只有3000左右K，与5800 K相比温度周围的环境光球层．现货压力由磁压力和气压组成，必须平衡周围环境的压力;因此，这个地方必须以某种方式冷却到里面气体压力比外面的要低得多。由于巨大的磁性能源在太阳黑子中，靠近冷点的区域实际上有最热和最激烈的活动。太阳黑子被认为是由于来自下面的对流运动带来的热量抑制了它们的强磁场而冷却的。由于这个原因，黑点的大小似乎有一个较低的限制，大约为500公里。较小的恒星被周围的辐射迅速加热并被摧毁。

尽管磁场抑制对流随机运动比周围环境低得多，各种各样的有组织的运动发生在一些点上，大多数在半影中，那里的水平场线允许检测到水平流动。其中一种运动就是埃弗舍德效应，在半影的外半部分以每秒一公里的速度向外流动，并以移动的磁特征的形式延伸到半影之外。这些特征是磁场的元素，这些元素穿过光点周围的区域向外流动。在色球层在太阳黑子上方，当物质螺旋进入黑子时，会出现反向埃弗舍流;半影的内半部分流向本影。

在太阳黑子中也观察到了振荡。当被称为光桥的一段光球穿过本影时，可以看到快速的水平流动。虽然本影场太强，不允许运动，但在上面的色球层中出现了称为本影闪光的快速振荡，周期为150秒。在半本影上面的色球层，所谓的运行波被观察到以300秒的周期向外径向传播。

大多数情况下，太阳黑子是成对出现的，或者是成对出现的极性，这对应于与太阳表面相交的磁通量环簇。相反极性的太阳黑子由磁环连接起来，磁环向上拱入上面的色球层并向下电晕．日冕环可以包含稠密的高温气体，可以被它探测到x射线和极端紫外线辐射．

黑子对的成员是由它们在黑子对中相对于太阳旋转的位置来确定的;一个被指定为前点，另一个被指定为后点。在一个给定的半球(北或南)，所有的点对通常具有相同的极性配置。时，所有前点可能为北极性，而所有后点为南极性(见下文)．一个新的点群通常在它形成的半球具有适当的极性配置;否则，它通常很快就会消失。偶尔，极性相反的区域会存活下来，成长为大型的、高度活跃的斑点群。太阳黑子的集合，周围明亮的色球层和相关的强磁场区域构成这就是所谓的活动区域。没有合并成太阳黑子的强磁场区域形成了被称为黑斑的区域，在红色Hα线中很突出，在边缘附近的连续光中也可见。

新的点群的出现强调了磁环的三维结构。首先，我们在光球层中看到一个小的变亮(称为新兴通量区[EFR])，在色球层中看到一个较大的变亮。在一个小时内，就能看到两个极性相反的小点，通常它们的磁极性正好对应那个半球。这些斑点由勾勒出磁力线的深色拱门(拱门细丝)连接。随着环的上升，斑点分散并增长，但不是对称的。前点以大约每秒1公里的速度向西移动，而跟随者几乎静止不动。许多额外的小斑点，或气孔出现。前面的气孔然后合并成一个更大的斑点，而下面的斑点往往会消失。如果斑点分离得更远，一个EFR就会留在后面的中心，更多的通量就会出现。但较大的增长通常取决于更多的efr，即在主要点附近出现的通量循环。 In every case the north and south poles balance, since there are no magnetic monopoles.

太阳活动往往发生在太阳的整个表面在+/ - 40°纬度在a系统的方式，支持这一现象是全球性的观点。虽然在活动周期的进展中有相当大的变化，但总的来说，它是令人印象深刻的规律，表明黑点的数量和纬度位置有一个确定的顺序。在一个周期开始时，太阳黑子群的数量和大小迅速增加，直到大约两三年后出现数量的最大值(称为太阳黑子最大值)，大约一年后出现黑子面积的最大值。一个中等大小的黑子群的平均寿命大约是一个太阳旋转周期，但一个小的新出现的黑子群可能只持续一天。最大的黑子群和最大的喷发通常发生在太阳黑子数量最多的两到三年之后。太阳上最多可能有10个群和300个黑子，但一个巨大的黑子群可能有200个黑子。周期的进展可能是不规则的;即使在接近最大值的时候，数量也可能暂时下降到低值。

的太阳黑子周期大约11年后回归到最小值。在太阳黑子极小期，太阳上最多只有一些小黑子，通常在低纬度地区，可能有几个月根本没有黑子。新周期点开始出现在高纬度，在25°到40°之间，极性与前一个周期相反。高纬度的新太阳活动周期黑子和低纬度的旧太阳活动周期黑子可能同时出现在太阳上。第一个新周期的斑点很小，只持续几天。由于自转周期为27天(高纬度地区更长)，这些黑子通常不会再出现，新的黑子出现在赤道附近。对于一个给定的11年周期，在一个给定的半球，点群的磁极配置是相同的，而在另一个半球则相反。每个半球的磁极配置在下一个周期中反转。因此，北半球高纬度地区的新点可能具有正极性引导和负极性跟随，而前一个周期在低纬度地区的群将具有相反的方向。随着周期的进行，旧的黑子消失，新的黑子在较低的纬度依次出现，数量和规模都更大。 The latitude distribution of spots during a given cycle occurs in a butterfly-like pattern called the butterfly diagram

因为磁极配置太阳黑子群每11年反转一次，它每22年回到相同的值，这个长度被认为是一个完整的磁周期。在每个11年周期的开始，由极点的主导场决定的整体太阳场与前一个周期的以下点具有相同的极性。由于活动区域被打破，磁通量被分离成正负符号的区域。当许多黑子在同一区域出现和消失后，一个极性或另一个极性的大单极区域出现并向太阳相应的极点移动。在每一个极小期，磁极都被该半球下一个极性的通量所支配，这就是从那里看到的磁场地球．但是，如果所有的磁场都是平衡的，那么如何将磁场分离成控制极场的大单极区域呢?这个问题还没有答案。由于微分在太阳的旋转过程中，接近极点的磁场比太阳黑子旋转得慢，在这个周期的这一点上，太阳黑子聚集在快速旋转的赤道区域。最终，弱磁场到达极点，并逆转那里的主导磁场。这扭转了新现货集团的领先点所采取的极性，从而延续了22年的周期。

虽然几个世纪以来太阳黑子的活动周期是相当规律的，但也有相当大的变化。在1955 - 1970年期间，北半球有更多的斑点，而在1990年的周期中，它们在南半球占主导地位。1946年和1957年达到峰值的两个周期是历史上最大的。英国天文学家沃尔特·蒙德发现了一段低活动期的证据，指出在1645年到1715年之间很少看到斑点。虽然太阳黑子第一次被发现是在1600年左右，但在这一时期很少有目击黑子的记录蒙德极小期．有经验的观察员报告说，一个新的斑点群的出现是一个重大事件，他们说他们已经很多年没有看到过了。1715年之后，斑点又回来了。这段时期与欧洲从1500年到1850年的漫长寒潮中最冷的时期有关，这段时期被称为“寒冷期”小冰期．然而,因果关系尚未得到证实。有一些证据表明，在大约500年的时间间隔内，还存在其他类似的低活动期。当太阳活动旺盛时，太阳将强磁场带向外太阳风阻挡高能星系宇宙射线越来越接近地球碳14生产。对树木年轮中碳-14的测量证实了此时的低活动性。尽管如此，直到19世纪40年代才发现了11年的周期，所以在那之前的观测有些不规则。

太阳黑子周期的起源尚不清楚。因为没有理由明星在辐射平衡应该会产生这样的磁场，有理由认为太阳的相对运动会扭曲增强磁通量环。对流区的运动可能将其能量贡献给磁场，但它们太混乱了，无法产生观测到的规律效应。然而，差动旋转是有规则的，它可以以有规则的方式缠绕现有的磁场线;因此，太阳发电机的大多数模型在某些方面是基于差动旋转的。这种差动旋转的原因也不得而知。

除了太阳黑子，还有许多微小的无斑点偶极子短暂的活跃区域，平均持续时间不到一天，在太阳的所有区域都有，而不仅仅是在特定的纬度。在整个太阳上出现的活跃区域数量大约是每天两个，而短暂区域的出现速度大约是每天600个。因此，即使这些短暂的区域相当小，但在任何时候，它们都可能构成太阳上爆发的大部分磁通量。然而，由于它们是磁中性的，而且非常小，它们可能在周期演化和全局场模式中不起作用。