太阳现在比过去8000年更活跃(2004年)

2020-10-30 07:51:37

研究小组在2003年已经发现证据表明,现在的太阳比前1000年更活跃。一个新的数据集允许他们将研究时间的长度延长到11400年,这样就可以覆盖自上一次冰河时代以来的整个时间长度。这项研究表明,目前大约从1940年开始的太阳活动高峰期在过去的8000年中是独一无二的。这意味着与过去相比,太阳产生了更多的太阳黑子,但也产生了更多的耀斑和喷发,将巨大的气体云喷射到太空中。所有这些现象的起源和能源都是太阳的磁场。

自17世纪初发明望远镜以来,天文学家就定期观测太阳黑子。这些是太阳表面的区域,由于它们所蕴藏的强磁场,来自太阳内部的能量供应减少了。因此,太阳黑子的平均温度为5800摄氏度,与非磁性环境相比,太阳黑子的温度要低约1500度,而且看起来很暗。太阳表面可见太阳黑子的数量随太阳11年的活动周期而变化,而太阳的活动周期受长期变化的影响。例如,在17世纪下半叶几乎看不到太阳黑子。

对于许多关于太阳活动的起源及其对地球气候长期变化的潜在影响的研究来说,自1610年以来存在太阳黑子系统记录的时间间隔太短了。早期的太阳活动水平必须从其他数据中得出。这些信息以宇宙成因同位素的形式储存在地球上。这些是高能宇宙射线粒子与高层大气中空气分子碰撞产生的放射性原子核。其中一种同位素是C-14,半衰期为5730年的放射性碳,这在测定木制品年龄的C-14方法中广为人知。C-14的产生量在很大程度上取决于到达大气的宇宙射线粒子的数量。反过来,这个数字又会随着太阳活动水平的不同而变化:在活动频繁的时候,太阳磁场提供了有效的屏蔽,抵御这些高能粒子,而宇宙射线的强度在活动较低的时候会增加。因此,太阳活动越多,C-14的产生率就越低,反之亦然。

通过大气中的混合过程,宇宙射线产生的C-14到达生物圈,其中一部分被合并到树木的生物量中。一些树干可以在它们死亡数千年后从地下恢复,并可以测量它们树轮中储存的C-14的含量。C-14被纳入的年份是通过比较寿命重叠的不同树木来确定的。通过这种方式,人们可以倒退测量11400年来C-14的生产率,直到最后一个冰河时代结束。研究小组使用这些数据计算了这11400年来太阳黑子数量的变化。太阳黑子的数量也是衡量太阳活动的其他各种现象强度的一个很好的量度。

过去的太阳活动重建方法是用一致的定量物理模型描述连接同位素丰度和太阳黑子数的复合链中的每一个环节,通过比较历史上直接测量的太阳黑子数记录和极地冰盾中宇宙成因同位素Be-10的较短重建来检验和测量。这些模型涉及宇宙线产生同位素,行星际磁场(开放太阳磁通量)对宇宙射线通量的调制,以及大尺度太阳磁场与太阳黑子数之间的关系。这样,第一次可以定量可靠地重建自上一次冰河时代结束以来的整个时间的太阳黑子数。

由于太阳的亮度随太阳活动而略有不同,新的重建也表明,今天的太阳比8000年前更加明亮。这种效应是否会在上个世纪对地球的全球变暖做出重大贡献还是个悬而未决的问题。萨米·K·索兰基(Sami K.Solanki)周围的研究人员强调,自1980年左右以来,除了11年周期的变化外,太阳活动一直保持在大致恒定(高)的水平上,而在此期间,全球气温经历了强劲的进一步上升。另一方面,过去几个世纪中太阳活动和地面温度的非常相似的趋势(除了最近20年的显著例外)表明,太阳和气候之间的关系仍然是一个挑战。