太陽黑子從何而來?一切要從磁場說起

太陽帶給人類光和熱量，是地球生命存在的基本條件，在人們的印象中，太陽往往代表著生命、活力等。然而，太陽上時而出現的“黑痣”卻被古人認為是災禍的征兆。隨著科技的發展，人們逐漸認識到太陽黑子與其自身活動、地球環境之間的密切關系，監測太陽黑子便成為了天文學家的“日常”。

近日，據國外媒體報道，一位天文愛好者觀測到太陽上出現一個火星大小的巨大黑子，它被認為在未來幾天可能會逐漸增大，并產生強烈的太陽耀斑。

太陽黑子如何出現又如何消失?為何太陽黑子會“成長”?火星大小的太陽黑子對地球是否會產生影響?帶著這些疑問，科技日報記者采訪了中國科學院太陽活動重點實驗室項目研究員李婷。

一切要從磁場說起

太陽黑子從何而來?

世界上公認首次明確的太陽黑子記錄出現于公元前28年?！稘h書·五行志》記載，“成帝河平元年三月乙未，日出黃，有黑氣，大如錢，居日中央。”直到1610年，伽利略發明了天文望遠鏡，人們才開始系統性地觀測太陽黑子。

“太陽黑子是具有強磁場的磁流管從太陽光球層下浮現上來而形成的。”李婷表示。太陽黑子出現的區域是太陽光球層磁場最為密集的區域，磁場、太陽黑子所伴隨的活動區域形成了太陽耀斑等劇烈爆發活動的主要場所。

太陽黑子之所以被稱為黑子，是由于其強磁場對等離子體對流的抑制作用，使得其活動區域比周圍環境溫度更低，所以顯得更暗。

毫無疑問，磁場是研究太陽黑子的關鍵“鑰匙”。太陽黑子的“出生”源于太陽磁場，它的“死亡”也離不開磁場。李婷表示，太陽黑子的消失是由于磁場逐漸變弱，等離子體對流不再受到強磁場的抑制，從而逐漸消失。

在此次觀測中，研究人員推斷出這一火星大小的太陽黑子還將持續增大并很有可能引發強烈的太陽耀斑。

為何研究人員會有此推測?李婷表示，太陽黑子的變大和其活動區域的磁場持續浮現有關。如果該區域有持續不斷的磁場浮現，為黑子提供“食物”，黑子就會變大。通常認為黑子越大，儲存的磁場能量越高，產生大耀斑的可能性也越大，就越有可能對地球和人類活動造成影響。

火星大小的黑子聽起來足夠“駭人聽聞”，是否會對地球造成巨大的影響呢?李婷表示，其實火星大小的黑子并不罕見，在黑子個頭中，還算不上數。在剛結束的第24太陽活動周期，從2014年10月17日至30日，太陽日面上12192活動區就出現過一個周期內最大的黑子，其直徑約為木星直徑大小，也就是說，這個“大塊頭”直徑是此次觀測到的太陽黑子的300到400倍，火星大小的太陽黑子的確有點“不夠看”。

而且，伴隨著大活動的太陽黑子通常“成群結隊”地出現，此次研究中的活動區比較小，所以只出現了單個太陽黑子，是否會出現強烈的耀斑爆發事件，還需要對其持續觀測，才能做出進一步判斷。

多因素決定黑子“影響力”

據報道，此次觀測到的太陽黑子正在朝向地球，一個火星大小的太陽黑子“看向”地球，的確會讓人感到有些不安。

李婷表示，其實黑子本身沒有方向，通常說的“朝向地球”，其實是指來自太陽黑子所在區域的日冕物質拋射的方向，如果日冕物質拋射的方向朝向地球，確實有可能會對地球產生危害。

那么什么樣的太陽黑子會對地球產生致命威脅呢?李婷表示，這個問題比較復雜。雖然越大的黑子產生大耀斑的可能性越大，但這并不意味著大黑子就一定會產生大耀斑，還要取決于黑子的磁場拓撲結構等很多因素。

但可別小瞧了這些“黑痣”，太陽黑子預示著太陽活動的強弱，而且源于太陽黑子本身的爆發活動就可能會對人類的儀器、設備等造成損害，如果爆發活動足夠強且其伴隨的物質拋射方向正好對著人類探測器，就可能導致探測器的電子器件被破壞，影響人類未來探月、探火計劃的實施。

不僅如此，太陽黑子的長期演化過程，也反映了來自太陽內部的磁場發動機機制。通過研究太陽黑子的演化，不但可以更好地預測太陽活動周期、了解太陽長期演化機制，更是對研究人類探測活動以及日地空間環境具有重要意義。