隱藏的「關閉」訊號可以提前七年預測太陽風暴

該方法重點關注處於新確定的太陽週期「變暗」階段的太陽黑子的數量。此時，太陽最惡劣的太空天氣似乎即將結束。研究人員已經使用該方法對太陽活動週期 26 進行了早期估計。

早期預測顯示第 26 個週期可能是中等的，大約有 100 到 120 個太陽黑子。這將與當前的太陽週期相當，或者可能更弱。然而，研究人員在兩年內無法做出更準確的預測，並且在兩年內它們不斷變得更強和更弱。

研究結果將於本週在伯明罕舉行的皇家天文學會全國天文學會議上發表。

太陽的極端天氣突然停止

華威大學物理學教授兼聚變、太空和天文物理中心主任桑德拉·查普曼表示：「太陽不會輕輕地睡著，然後輕輕地醒來。

「相反，我們發現最極端的太空天氣在每個太陽週期的特定點​​突然消失。通過識別該點，我們找到了一種新方法來預測下一個太陽週期的活躍程度。”

查普曼教授預計，第 26 個週期的預測將在大約兩年內更加準確。到那時，第25個太陽週期應該會達到新確定的「關閉」點，使科學家能夠依靠直接觀測而不是預測。

太陽的運作週期大約持續 11 年。在此期間，其磁場極性反轉，而可見太陽黑子的數量先增加後減少。

太陽黑子是太陽表面高度活躍的磁性區域。它們可以產生強大的太陽耀斑和日冕物質拋射，將能量和帶電粒子送入太空。這種太空天氣會幹擾衛星、通訊、導航系統和電網。

幾個世紀以來，天文學家一直在追蹤太陽黑子，但每個太陽週期的表現都不同。有些週期比其他週期長或短，且強度可能有很大差異。這些差異使得預測下一個週期的強度變得困難。

新的日晷改善了預報

這項新技術是基於查普曼教授早期的“日晷”，該系統將太陽的不規則週期放入標準化時鐘中。這項工作表明，極端的太空天氣不會隨著週期的結束而慢慢消失。相反，它會在一個明確定義的階段結束。

查普曼教授和他的同事發現，這一階段可見的太陽黑子數量與下一個太陽週期中達到的最高太陽黑子數量密切相關。

這種關係創造了一種新的方法來估計未來週期在達到頂峰之前六到七年的強度。現有的預測方法通常提供的預警較少，因為科學家必須等到太陽達到太陽活動極小期（太陽活動週期中最安靜的部分）。

該技術還指示了負責下一個週期的磁場將穩定的某個階段。研究人員希望這次能幫助他們更了解太陽發電機，也就是創造和維持太陽磁場的過程。

查普曼教授說：“我們距離目前第25個太陽活動週期的停電點還有大約兩年的時間。目前我們必須估計該停電點將在哪裡，但一旦它到達，我們只能利用觀測來對第26個太陽活動週期做出更準確的預測。”

“這仍然會給我們帶來大約七年的警告，讓我們知道周期的強度。”

第 25 週期正確預測了先前的預測

該方法之前表明，第 25 個太陽週期將比許多先前的預測更加活躍。這種更強烈的活動有助於創造近年來出現的引人注目的極光現象。

2024 年，隨著第 25 週期接近「太陽活動極大期」（即活動最活躍的時期），英國在 2024 年經歷了多次歷史性太陽風暴。最引人注目的事件發生在 5 月 10 日至 13 日。

接近太陽活動極大期時，一群大型太陽黑子引發了 20 多年來最強的地磁風暴襲擊地球。這些事件在英國各地產生了明亮而廣泛的極光，南至德文郡和康沃爾郡都可以看到北極光。

2022年，查普曼教授獲得英國皇家天文學會查普曼獎章。該獎項表彰了對行星磁場行為以及這些磁場如何產生太空天氣的開創性研究。

為什麼太陽風暴會消失？

當活躍的太陽黑子區域移動到太陽緯度以下約 15 度時，新確定的黑點也會出現。

在每個太陽週期中，太陽黑子都會形成「蝴蝶圖案」。它們首先出現在較高緯度地區，並隨著週期的進行逐漸靠近太陽赤道。

太陽具有差速自轉，這意味著不同的緯度以不同的速度旋轉。然而，在大約 15 度緯度以下，這種旋轉速度的差異較弱。這會創建一個圍繞太陽赤道旋轉的區域（太陽“急流”）。

查普曼教授認為，最強的日冕物質拋射是由差異旋轉引起的。當太陽的各個部分以不同的速度旋轉時，它們會扭轉新興的磁場並產生能量。當活躍的太陽黑子區域移動到赤道 15 度範圍內時，這種扭曲機制就會減弱，極端太空天氣的主要驅動因素就會消失。

為了驗證這個想法，查普曼教授研究了 aa 指數（地球地磁活動）中 27 天（太陽自轉）的相關性，並將其與記錄的太空天氣事件進行了比較。

日食之後，地磁風暴變得不那麼極端，並遵循 27 天的模式。這表明它們可能是在日冕物質拋射中產生的，而不是在日冕物質拋射中產生的。