第24太陽週期

第24太陽週期是最近完成的太陽週期，是自1755年開始廣泛紀錄太陽黑子活動以來，完成的第24次。它開始於2008年12月，平滑的黑子相對數為2.2的極小值時，並於2019年12月結束。但在2010年初之前，活動量仍很少。根據13個月的平滑黑子相對數，它在2014年4月達到116.4的極大值。此一極大值遠低於最近的其它太陽活動週期，是自太陽活動週期12至15（1878-1923）以來從未見過的水準。 在第23太陽週期結束和第24太陽週期開始之間的極小值之前，有兩種理論預測了第24太陽週期的強度。一個陣營假設太陽保持長期記憶(第24太陽週期將是活躍的)，而另一個陣營則斷言它是短期記憶(寧靜的)。在2006年之前，這兩者的差異很大，少數研究人員預測這是"100年來最寧靜的太陽週期" 。 另一組研究人員，包括NASA的一名研究員，預測它"看起來將是自近400年前開始紀錄以來最活躍的週期之一。" 預示第24太陽週期開始的高緯度黑子出現的延遲，使得"活躍週期"的研究者們向下修正了他們的預測。到2007年，人們的共識以5:4的比例，傾向於一個叫寧靜的週期。到了2012年，因為已經是太陽極小期後的3年，共識是一個寧靜的週期。 在2009年5月，美國國家海洋暨大氣總署太空天氣預報中心（英语：Space Weather Prediction Center）的第24太陽週期預測小組預測，這個週期在2013年5月達到黑子相對數90的峰值。在2012年5月，NASA的專家大衛·海瑟薇（davidhathaway）預測，在2013年春季將出現一個峰值，黑子相對數大約是60 。 NASA資助並且使用了肯·沙頓(Ken Schatten)的理論模型，其中利用了太陽發電機模型，準確地預測了極小期的低值。這個方法利用太陽極小期的磁場強度與太陽極大期黑子數的相關關係，準確地預測了最近三個太陽活動周期的峰值太陽通量。沙頓的預測早在太陽極小期，也就是極大期的5-6年前就準確地提出了。 2013年初，經過幾個月的平靜之後，很明顯在2011年的活躍並不是廣泛預測的2012年末至2013年初太陽閃焰高峰和其它活動的前奏或序曲。這一出乎意料之外的活躍階段，促使一些科學家提出了雙峰的太陽活動極大期。第一個峰值在2011年達到99，第二個峰值在2014年達到101。 根據NASA的資料，在地球磁場比預期微弱的某些地區，在第24太陽週期的磁暴強度可能會升高；此一事實是西密斯衛星發現的。預計穿透地球磁場的粒子數量會增加20倍。關於它對地球的潛在影響，已經成為第24太陽週期各種各樣假設和評論的主題。 雖然天文物理學家加來道雄認為第24太陽週期的下一個極大值不一定會產生異常的地磁活動，但利用媒體對2012現象的關注，提請人們注意需要制定戰略，應對此類事件可能造成的地面損害。他主張各國政府應確保電力基礎設施的完整性，以防止類似1859年太陽風暴造成的破壞再次發生。 因為沒有以預期的慣例產生太陽黑子，當前的太陽活動周期是現時研究的主題。太陽黑子並沒有在最後的極小值(在2008年)之後立即出現，遲至2009年末才開始出現，而且出現率明顯地低於預期。 在2012年4月19日，日本國家天文台預測太陽磁場將呈現四極構型。 在2012這一整年，NASA發布新聞駁斥2012年現象和所謂的瑪雅預言，將它們與太陽活動和太空天氣脫鉤。 在2008年1月4日，一個極性相反的黑子出現，預示著第24太陽週期的到來━儘管這並不標示著第24週期的正式開始。它是高緯度(30° N)和磁逆轉的黑子。NOAA將這個黑子命名為AR10981，或簡稱為"黑子981"。 太陽黑子1007在2008年11月2日產生了第一個B級以上的太陽閃焰。 太陽黑子1009在2008年12月11日產生了第一個C級以上(C1.4)的太陽閃焰。 整個2008年，在太陽表面觀測到的太陽黑子很少。經過加權處理的平滑數值在2008年12月底達最低值（2.2），因此國際科學家小組宣佈該月為太陽第24週期的開始。 整個2009年，太陽活動仍然極低。每月觀測到的太陽黑子相對數只有在12月份才超過10個。 2010年1月19日，1041號太陽黑子群第一次產生了一次M級以上的太陽閃焰，即M2.3的閃焰。緊接著是M1.7的閃焰，7小時後又是連續4次的M級閃焰，最強的閃焰在第二天達到M3.4。 在2010年2月12日，1046號太陽黑子群產生了M8.3的閃焰。在這個月，1045和1046這兩個黑子群共釋放了9個M級閃焰。 2010年4月5日，記錄到第24太陽週期第一次與太陽黑子相關聯，但與閃焰無關的的日冕物質拋射，並引發了一場真正的地磁風暴。事實上，這個月記錄了一次C級的X射線通量事件。Kp指標，量化地球磁場水平分量的擾動，當時為7，因此地磁風暴達到NOAA G級的G3（強水準）。 在2010年8月1日，哈佛-史密松天體物理中心（CfA）的科學家通過分析NASA的太陽動力學天文台影像紀錄資料，在面向地球這一側的太陽觀測到一系列共4次的大規模日冕物質拋射（CME）。觀測到這些噴發物的速度在670,560m/S和1,118,000m/s之間，預計在8月4日至8月5日早會抵達地球磁場。從8月4日05:00UTC，估計這一系列抵達的時間如下： 8月4日星期三 – 07:00 UTC 8月4日星期三– 17:00 UTC 8月5日星期四– 00:00 UTC 8月5日星期四– 06:00 UTC NASA的太陽動力學天文台拍攝的2010年8月1日首次噴發的影像。 日地關係天文台-A（STEREO-A）拍攝的從2010年8月1日02:36開始，到2010年8月1日03:56UTC結束的日冕物質拋射動畫。 所有的這4次都被描述為大噴發，並且依據科學家的估計，它們擁有足夠的能量，導致非極區的地方也能用裸眼看見極光。根據報告，緯度45°至50°的溫帶，在夜晚朝向級區的方向，可以在地平線上看見極光出現在地平線上，在靠近極地的地區，極光則接近頭頂上方。在8月1日，最初的日冕物質拋射起源於序號為1092的太陽黑子，它足夠大，無需太陽望遠鏡就可以看到。這一系列的日冕物質拋射，除了視覺效果之外，科學家還警告說，因為電網和電話線等基礎設施沒有受到充分保護，帶電粒子導致磁場中斷引起的電磁脈衝，其引發的誘導磁電流可能會損壞它們。另據報導，幾顆地球軌道衛星可能也有類似的危險。依據CfA的天文學家萊昂·戈盧布（Leon Golub）的說法： 這個正對著我們的爆發，預計在8月4日一早抵達。它是正對地球的主要爆發中的第一批；這是相當長一段時間內第一次朝向地球的大規模噴發。 當這些噴發物抵達地球時，它們會與地球的磁場進行交互作用，並可以創造一個磁暴。隨著磁力線抵達地球兩極的太陽粒子流，可以打碎大氣層中的氮原子和氧原子，使它們像一個個小霓虹燈一樣的發光。在美國北部和其它國家的天空觀測者向北方觀察時，可以在星期二晚間或星期三凌晨看見有如紅色和綠色窗簾的漣漪。 太陽動力學天文台（SDO）以極紫外線所見到第一次噴發時的太陽北半球。 SDO多波長的2010年8月1日的太陽活動影像。 根據太陽動力學天文台的觀測，儘管這次爆炸起源的太陽黑子1092與閃焰之間的距離幾乎達到40萬公里，但兩者之間已經建立了聯繫，所以這些CME與8月1日08:26UT達到峰值C3.2的閃焰有關。 2010年8月4日凌晨，北半球發生了極光。在緯度偏南的北緯45度附近的美國密西根與威斯康辛，和加拿大安大略的位度上都可以看見。歐洲的觀測者報告在北緯56°附近，像是丹麥，都有目擊此事件。根據報導，由於太陽粒子與高層大氣中相對稠密的氧原子相互作用，偏南緯度看見的極光是綠色的。然而，這只是第一波的太陽風；第三波，也是最後一波預計在8月5日的黃昏抵達，但是完全沒有與地球遭遇。 與前述多個日冕物質拋射無關，在幾天後的8月14日，一個C4.4級的閃焰產生了第24太陽週期的第一個太陽輻射風暴。這次的質子風暴事件是輕微的，等極為S1，很容易就被地球的電離層吸收了。 2010年11月6日，活躍區1121發射了M5.4級的閃焰。 最終，2010年有21次M級的太陽閃焰。 第1158號太陽黑子群在世界時2011年2月15日01:56達到峰值，成為一個X2.2級的太陽閃焰。這場被科學界稱為情人節閃焰的太陽活動，是第24太陽週期中第一個達到X級水準的閃焰。事實上，這也是自2006年12月以來的第一個。美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)發布了與這一突出的X射線通量事件有關，一個R3級的牆無線電斷電警報。除了X射線和紫外線照射地球之外，爆炸還向地球投擲了一次日冕物質拋射。地球的磁層在2月18日受到影響，發生了一次G1級的小磁暴。 在不久前的2月13日，1158號太陽黑子群釋放了一個M6.6及的閃焰。在2月18日，同一活躍區又產生了一次強度相同的X射線爆發。在2011年2月，共有13次M級爆發。 2011年3月7日深夜，一次日冕物質拋射在1164號太陽黑子的附近爆發。它以大約2200公里/秒從太陽躍升，成為自2005年9月以來最快的日冕物質拋射。 在3月9日，活躍區1166爆發了X1.5級的閃焰；報告發布R3級無電電中斷警報。相關的日冕物質拋射在2天後引發了G2級的地磁風暴。本越共記錄了 21次M級閃焰。 2011年7月30日，1260號太陽黑子產生了M9.3級太陽閃焰。由於它很短暫，爆發並沒有朝向地球拋出大量的電離物質雲或日冕物質拋射，因此對地球沒有影響。 2011年8月5日，由三個連續的日冕物質拋射形成的混合雲產生了明亮的極光。根據報導，北極的極光在偏南方的奧克拉荷馬州和阿拉巴馬州都可以看見。這次的地球磁暴達到G4級(嚴重級)，足以造成電力中斷。這是多年來地球發生的最強磁暴之一。在南半球，可以看到極光的地區最北到南非、南智利和澳大利亞南部。這些日冕物質拋射是由活躍的1261號太陽黑子群噴發的三個M級閃焰產生的：M1.4(8月2日)、M6.0(8月3日)、和M9.3(8月4日) 。 第1263號黑子群在世界時2011年8月9日08:05產生了一個巨大的X6.9級閃焰，這是第24太陽週期的第三次X級閃焰，也是迄2013年5月止最強的一次。還有一個日冕物質拋射與這次爆發有關。雖然閃焰不是不是朝向地球而來，但輻射在地球高層大氣中產生了電離波，短暫中斷了一些低頻和高頻無線電頻率的通信。發出R3級(強)的無線電斷訊警報，與報告了一次10MeV(百萬電子伏特)和超過10pfu(質子通量單位)的質子事件，並由此引發了一次S1級太陽輻射風暴。 第1283號太陽黑子群於世界時2011年9月6日01:50噴發出M5.3級的太陽閃焰；這次噴發是朝向地球而來，發出R2(中度)無線電斷訊警報。僅僅21小時後，一個X2.1級的閃焰從同一個太陽黑子區域爆發，強度大約是先前閃焰的4倍。NOAA探測到一次R3(強)無線電中斷警報和一個S1(小)太陽輻射風暴。這些爆發與日冕物質拋射的組合在9月9日抵達地球，引發一場G3(強)磁暴。 第二天，9月7日，第1283號太陽黑子群爆發了一次X1.8級的太陽閃焰，產生一場S1太陽輻射風暴。第4次閃焰是M6級，於9月8日從同一個太陽黑子群射出。 這一系列閃焰在地球高層大氣中產生電離波，短暫地改變了低頻無線電訊號在地球周圍的傳播。此外，在與它相同的方向上也噴發了電漿雲。自9月9日起，受到日冕物質拋射的影響，地球出現強磁暴和極光。 然後，9月22日，一個X1.4級的太陽閃焰從第1302號太陽黑子群噴發出來，引發一個R3級無線電中斷。爆炸產生了一個明顯的日冕物質拋射，但並不是朝向地球。兩天後，發生一個X1.9級的閃焰，在隨後的31小時，一組壯觀的14次M級閃焰串，最大的是兩個M7級閃焰，主要是從同一個黑子群釋放出來。最初的兩次爆炸，X1.9和M7.1，推動了一對緻密的日冕物質拋射。根據報導，在9月26日發生了G4(嚴重)的磁暴。 總計，太陽在2011年9月共產生4次X級閃焰和31次M級閃焰，這是迄今為止第24太陽週期最活躍的月份之一。 太陽在這個月發生8次M級的閃焰，最強的是M3.9級的閃焰，隨後在10月2日從第1305號太陽黑子群發生指向地球的日冕物質拋射。就在這個前夕，第1302和1305號太陽黑子群幾乎同時發出閃焰：第一個事件是C級，第二個達到M1.2級；這兩次噴發也拋出了一對日冕物質拋射。特別有趣的是，恰逢彗星的到來；業餘天文學家在前一天發現彗星墜入太陽時，以驚人的方式解體。 在2011年11月3日，近年來最大的太陽黑子活動區1339釋放了一個X1.9級的太陽閃焰：寬40,000公里，長度至少是寬度的兩倍，在地球高層大氣中的電離波造成了R3(強)無線電斷電；相關的日冕物質拋射並沒有朝向地球而來。本月登陸了13次M級閃焰。2011年11月被認為可能是第24太陽週期最活躍的一個月，因為這個月的太陽黑子相對數接近100(96.7)，同時，太陽在波長10.7公分波段上發出的無線電輻射，F10.7的通量也達到了153.1。不過這些數值遠低於第23太陽週期的峰值。第23太陽黑子相對樹的峰值是170，F10.7約為235。 太陽活動在12月依然活躍，總共釋放了8個M級的閃焰。最強的一個是第1385號太陽黑子群在12月25日釋放的M4.0事件。在2011年，總計有111個M級和8個X級太陽閃焰。 2012年1月19日，活躍的第1401號太陽黑子群爆發了一次M3.2級的太陽閃焰和一次完整的日冕物質拋射。這次的日冕物質拋射在1月22日凌晨襲擊了地球磁場，據報導有輕微的地磁擾動。 第1402號太陽黑子群在2012年1月23日03:59 UTC(世界時)爆發了一次持續很長時間的M8.7級閃焰，隨後是日冕物質拋射。根據NOAA的資料，這次的閃焰是在2005年5月以來最強的一次。移動非常快速的日冕物質拋射於1月24日15:00左右抵達地球。這次的地球磁暴達到了G1級(輕微)，與前一次M3級閃焰的水準相同。 在1月27日18:37 UT(世界時)，第1402號太陽黑子群釋放了一個X1.7級的閃焰，促使美國國家海洋和大氣管理局的太空天氣預報中心發佈了R3（强）無線電斷電警報和S2（中等）太陽輻射風暴警報。第1402號太陽黑子群正要旋轉到太陽的背面，因此爆炸地點沒有朝向地球爆炸還產生了一個巨大的日冕物質拋射，因為不是朝向地球，因此預期不會有地磁風暴。 在連續幾天和幾週記錄到幾次輕微的C級、M級閃焰和日冕物質拋射之後，第1429活動區於3月5日04:13格林威治標準時間爆發了一次X1.1級的閃焰。據NOAA稱，幾分鐘內到達地球的高能電磁波導致中國、印度和澳大利亞等地區上空產生R3（强）無線電中斷。第1429太陽黑子群區域的大小約為木星的一半，它自3月2日出現之後，正轉向朝著地球的方向，活動也極為活躍。隨後的日冕物質拋射於3月7日抵達地球，引發了G2（中等）的地球磁暴。在射出X1.1級的閃焰之後，它又接連產生幾次小型的C級和M級閃焰。 在僅僅一天內釋放了9個M級閃焰之後，活動區1429在3月7日00:24UTC爆發了一個X5.4級的閃焰。相關的日冕物質拋射在3月8日撞擊地球，造成了G3（强）地球磁暴。這一事件標誌著第24太陽週期第二個最強的X射線通量。NOAA發佈了R3（强）無線電中斷和S3（强）太陽輻射風暴警報。就在第一次閃焰發生一小時後，附近的第1430太陽黑子趨勢放了一個威力較小的X1.3級閃焰；沒有與此事件相關的日冕物質拋射報告。幾個月後的6月，NASA報告說費米伽瑪射線太空望遠鏡在這一次強大的閃焰中探測到與太陽噴發有關的最高伽馬射線通量━超過100兆電子伏特。 或動區1429，向太陽的另一側轉動，在3月9日產生了一個M6.3級的閃焰，一天後又產生一個M8.5級的閃焰，3月13日再產生一個M7.9級閃焰。這些伴隨的日冕物質拋射都是朝向地球的。第一波電漿波在3月12日衝擊了磁層，造成一場G2（中等）地球磁爆。第二次的日冕物質拋射對地球沒有影響。第三波電離氣體於3月15日抵達地球，造成另一場G2磁暴。 在3月下旬，美國空軍太空司令部（Air Force Space Command）報告稱，3月7日至10日的太陽風暴可能暫時使美國軍用衛星離線。NASA還報告說，這些強大的閃焰加熱了地球高層大氣，其引起的紅外線輻射劑量是自2005年以來最高的。從3月8日至3月10日，增溫層吸收了260億千瓦時的能量。來自增溫層中最有效的冷卻劑，二氧化碳和一氧化氮的紅外輻射，將總輻射量的95%重新輻射回太空。 2012年3月是第24太陽週期最活躍的月份之一，最終出現19次M級閃焰和3次X級閃焰。 2012年4月16日，在太陽的東翼（左側）發生顯著的噴發，產生一次日冕物質拋射。這種噴發通常與太陽閃焰有關，這次同時發生的閃焰是M1.7級（中等大小），在17:45（UT）達到峰值；日冕物質噴發則未朝向地球。然而，與上個月相比，本月非常平靜，只記錄到兩次M級的閃焰。 本月的太陽活動再度增強，記錄到12次的M級噴發。最強的是5月10日在活動區1476發生的M5.7級閃焰。這個活動區是這個週期迄今最大的活躍區域，大約有木星那麼大，或地球直徑的11倍，被稱為是"怪物"的太陽黑子複合體。 本月觀測到11次M級的太陽閃焰，最大的一次閃焰是3.3級。 截至3月31日，初步报告显示，2017年期间没有太阳黑子的天数已有24天。 地球磁場 1989年3月磁暴 1859年太陽風暴 太陽活動 太陽週期表 太陽黑子 Kane, R.P. 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