每隔11年,太阳就会从剧烈的耀斑和太阳黑子活动循环到一个安静的周期,然后再次上升。它几乎和钟表一样规律,多年来天文学家一直在想是什么原因造成的。现在,他们提出了一个新的解释。

尽管太阳系的行星比太阳小得多,但其中一些行星的重力能够影响我们恒星的磁场。研究人员断言,这就是控制太阳周期的因素。

金星、地球和木星在绕太阳公转时对太阳施加了一种小的引力。这一结果与月球引力影响地球潮汐的方式类似,会产生定时的潮起潮落。

研究小组追溯了公元1000年至2009年之间的1000年太阳活动周期,并将这些数据与当时行星的运动情况进行了对比。他们发现两者之间有着惊人的紧密联系。

德国德累斯顿亥姆霍兹研究中心(Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf)天文台的物理学家Frank Stefani说:“两者有一种惊人的相似:在90个周期中,我们所看到的行星是完全平行的。”

研究小组发现,当地球、金星和木星排成一行时,潮汐力最强,这种排列每11.07年发生一次--与太阳极小期同时下降。

这种影响很微弱,无法影响太阳的内部。这可能就是为什么以前没有人把太阳周期和行星排列的周期性联系起来的原因。

但研究小组发现,尽管潮汐力很弱,它仍然可以影响太阳的磁场;特别是,它们可以影响一种叫做泰勒不稳定性的振荡。这种不稳定性出现在圆环(环形的)磁场中,磁场的压力垂直于磁场的方向。

这导致磁场被压缩,就像脊柱一样,这产生不稳定性--有点像椎间盘突出。这些磁场中的“椎间盘突出”就是泰勒不稳定性,它们在太阳辐射通量和磁场中产生扰动。

Stefani说:“当我们在计算机模拟中发现电流驱动的泰勒不稳定性经历螺旋度振荡时,我问自己:如果等离子体受到一个类似小的,类似潮汐的扰动的影响时,会发生什么?”

“结果很惊人。振荡真的发生了,并与外部扰动的时间同步。”

这个模型可以帮助解释关于太阳的其他一些谜团。例如,大多数太阳活动周期都有双峰,在双峰之间有一个短暂的间歇期;这也出现在了模拟中。

其他有待探索的区域是在对流层的底部,潮流可能会影响到差旋层中的等离子体层,从而更容易地进行磁通量传导。

它还可以帮助我们理解这个巨大的、被磁化的罗斯比波,最近才发现这种波在太阳上起伏,而且可能与耀斑活动有关。

反过来,这可以帮助我们更好地预测太阳的巨大、猛烈的爆发:考虑到它们有可能影响我们在地球上的生活,这是一件好事。

这项研究发表在《太阳物理学》杂志上。

太阳活动的主要影响:

  • 太阳电磁波扰动电离层影响无线电短波通讯

  • 带电粒子流扰动地球电磁场产生磁暴

  • 带电粒子流进入大气层产生极光

电离层与人类活动紧密相关,研究电离层异常对电子通信、卫星定位等领域有着重要意义。太阳耀斑、日食会引起电离层明显的异常变化。

地球大气层在太阳辐射的紫外线、X射线等作用下形成电离层,无线电通讯的无线电波就是靠电离层的反射向远距离传播的。当太阳活动剧烈,特别是耀斑爆发时,在向阳的半球,太阳射来的强X射线、紫外线等,使电离层D层变厚,造成靠D层反射的长波增强,而靠E层、F层反射的短波却在穿过时被D层强烈吸收受到衰减甚至中断。

其实主要是太阳黑子的影响。太阳黑子是太阳表面上的巨大旋状气流。太阳黑子温度在4500℃左右比起太阳表面高达6000℃的高温,则逊色不少。因为太阳黑子的温度低,所以观测起来就像是黑色的斑点。 每当黑子增多时,太阳的耀斑也频频出现。耀斑会辐射出大量的高能射线。当它到达地球的大气层外层时,就使原来外层空间的电子数目剧增,而无线电短波通讯正是依靠大气外层空间的电子反射电波进行的。如果外层空间电子数目增多,无线电短波通过时,就会受到增多的电子的干扰,这就使无线电短波通讯大为减弱,以致全部中断。

但总的说来,太阳对地球的影响主要体现在四个方面:

  • 扰动地球上空电离层,影响无线电短波通信
  • 扰动地球磁场,产生“磁暴”现象
  • 作用于两极高空大气,产生极光
  • 影响地球自然环境,产生自然灾害。