太阳的未来是什么?丨Calling太空

摘要:北京时间20200530关于【太阳的未来是什么?丨Calling太空】的具体情况和说明,让www.10zso.cn新闻频道以图文形式为您慢慢道来。

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图1 太阳结构示意图(引自Wikipedia Commons/kelvinsong)

太阳磁场主要在太阳大气层(包括日冕、色球和光球)。在太阳活动高年,可以看到如图2所示的2014年7月,太阳表面的磁场结构非常复杂,闭合磁力线和开放磁力线区域夹杂在一起,非常容易引发太阳爆发活动;在太阳活动低年,可以看到如图3所示的2011年1月,太阳表面的磁场结构比较简单,开放磁力线区域主要集中在太阳磁场的南北极。

图2 太阳活动高年表面磁场结构示意图(引自NASA)

图3 太阳活动低年表面磁场结构示意图(引自NASA)

太阳磁场具有11年长周期的变化特征,就可以通过对太阳日冕极紫外波段的图像观测看到太阳亮度的变化。如图4所示,自1996年至2006年的整个太阳活动周,太阳逐渐活跃(增亮)又恢复平静(变暗)。

图4 太阳活动周对应的太阳亮度变化(引自NASA)

图5 太阳耀斑爆发引发的局部突然增亮(引自NASA)

类似太阳的其它恒星也有同样的亮度变化吗?

太阳是一颗恒星,会发光发热。太阳亮度的变化反映了太阳磁场的变化特点。

那么其它恒星也会有类似的亮度变化吗?答案是肯定的,恒星内部产生了磁场,当恒星的磁场活跃程度发生变化、以及出现爆发活动时,也会出现亮度变化。

那么,太阳和其它恒星,亮度变化是否也相似呢?

《科学》杂志最近刊登了一项最新的研究,就是基于开普勒太空望远镜(Kepler space telescope)的恒星亮度观测,将温度和自转周期类似太阳的其它恒星的亮度变化,与太阳做了对比。开普勒太空望远镜是从太空中直接观测恒星亮度,避免了地球大气对星光造成的影响(比如夜间抬头看星星出现“一闪一闪”的现象)。

科学家们分析了4年369颗类太阳恒星的亮度观测,他们发现,相比这些恒星,太阳的亮度变化幅度较小,这说明太阳的磁场活动并不活跃。如图6中四年的恒星亮度变化曲线所示,第一行是太阳、第二至四行是用作对比的类似恒星,可以看到,太阳亮度的可变范围是0.07%,明显小于其他三个恒星(分别是0.18%、0.35%、0.84%)。

图6 太阳和其他类太阳的恒星的亮度变化曲线(引自[1])

太阳的亮度变化预示了什么未来?

太阳的恒星亮度变化幅度低于其他类似太阳的恒星,说明了太阳磁场活动也低于这些恒星。这预示了太阳的未来是什么呢?

有一种观点认为,在未来,太阳的磁场活动可能会跟这些恒星一样,更加剧烈。这可不是个好消息。太阳上的爆发一旦其到达地球,可能引发一系列强烈的空间环境扰动,会严重影响通讯、导航、电子装备等技术系统的安全运行和效能发挥。2000年的巴士底日事件、2003年的万圣节风暴就对数颗卫星产生了破坏性的影响,包括仪器毁坏、卫星失控;1989年的太阳风暴引发蒙特利尔魁北克省电网断电崩溃。在太阳“不太活跃”的时期,太阳爆发活动的威力已经令人恐惧,如果太阳更加活跃,对地球磁场、大气等环境、以及人类太空探索活动的影响也会更大。但不必过于惊慌,实际上,科学家们认为在过去140年中,太阳并没有特别的活跃,而在过去9000年历史记载中,太阳也并没有出现过大幅度超越现今的活跃程度。

另外,也有一种观点认为,恒星在演化的过程中有一个“中年危机”时期,会出现爆发活动减少、自转速度放缓的现象,此时太阳已经正处在这个时期中。

太阳的未来仍没有定论,我们期待太空探索活动能带来更多的观测和有趣的结果。

参考文献:

1. Reinhold T., Shapiro A.~I., Solanki S.~K., Montet B.~T., Krivova N.~A., Cameron R.~H., Amazo-Gomez E.~M., 2020, Sci, 368, 518

2. Santos R.G., Mathur S., 2020, Sci, 368, 466

来源:中国科学院国家空间科学中心


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