太阳活动消失200多天是啥意思,太阳要凉凉了吗?

刚刚过去的12月26日是2019年最后一次日食,各位观测的小伙伴应该发现了一个事实,就是太阳最近的脸十分干净,并没有容易观测的黑子出现,看起来十分和谐,但了解太阳获得朋友也知道,这个异乎寻常的干净并不是什么好事,因为历史上有太多的气候周期与它相关!

关于太阳黑子

太阳黑子就是在太阳表面看起来黑乎乎的一个斑点,其实说是黑子,其实它比地球上电焊的电弧亮度都要高,只不过它比周围更高的区域看起来有一个很大的对比度,所以我们将其称之为黑子!

△2014年10月18日,SDO卫星观测到的超大黑子群。(来源:NASA)

黑子是太阳对流层中的磁通量管因为较差自转而产生了缠绕。当管道中的应力达到一定极限时就会像橡胶带一样卷起,直达太阳的表面。对流层在刺穿点受到抑制,能量通量和表面温度都比周围区域有不同程度下降。

太阳黑子的剖面结构以及穿透对流层示意图

黑子所在的区域是太阳上超强磁场区域,磁场强度可达0.1-0.4T(特斯拉),而太阳就是一个等离子球体,里面的物质都在高温下游离了电子的带正电原子核:离子,因此这些带电粒子会在超强磁场中运动,形成极其复杂的太阳运动状态,当然最为显著的结构就是太阳上那些巨大的拱桥结构:

黑子日珥

当然日饵并不只是在黑子上方形成,这只是日珥形成的一种,当这些拱桥结构破裂时,将会有大量的带电粒子进入宇宙空间,如果地球运气不太好,刚好在这个大量带电粒子前进的路上,那么很抱歉,地球将被袭击,唯一值得欣慰的是我们可以提前2-3天知道地球将被袭击,但可恶的是我们只能眼睁睁看着地球被袭击,当然各种在轨工作的卫星可以提前做好准备以减轻损失。

太阳黑子的周期

黑子的活动有一个11年周期,这是德国天文学家施瓦贝积累了18年的观测后发现的一个神秘周期,但作为11年这个基数来说,18年显然不够,因此瑞士天文学家沃尔夫给他补了一刀,他从从1749到1847年的太阳黑子数记录中发现,太阳的黑子数量确实有这个11年这个周期。

太阳黑子数目随时间的变化曲线,呈现了明显的周期性。

不过这11年周期并不是一个严格周期,而是会有一些波动,比如略大或者略小于11年,但大致上遵守这个11年周期并没有什么大问题!

黑子周期和地球气候有关系吗?

准确的说太阳黑子增加会减少光辐射的输出量,毕竟是黑斑多了,整体输出减少都是可以理解的事情,而事实上辐射检测也发现,黑子期间的高峰和低谷期相差还是有的!

黑子循环周期内辐射功率变化

从低谷到峰值差异大概1.5W/平方米,这个差异大约只有1‰,理应不会对地球造成极大的气候影响,而且没有黑子应该更热才对嘛,但事实上刚好相反,因为历史上疑似与太阳相关时期都是因为太阳活动过少,比如著名的明清小冰期(西方16世纪-二十世纪初),将近400年的时间里北半球都偏冷,比如广州最后一场大雪是1929年,与小冰期结束时间大致对应。

广州大雪时间表

特别是1600年开始到1750年期间,太阳黑子活动几乎没有,很多年份里黑子的数量就是0,这个反常现象和地球北半球寒冷的小冰期几乎就是严丝合缝,让人不得不联想太阳活动对地球的巨大影响。

因此从这个角度来看,太阳活动过于平稳似乎对地球并不是一件好事,不过在现代无线电通信以及全球输电网庇护下的人类来说,也是一件幸事,因为在太阳活动密集的年份,损失卫星和大停电的阴霾将一直笼罩在人类头顶,那么未来的天气跟260天的太阳活动周期到底能扯上关系吗?

黑子数量与未来气候走向

其实这个话题扯大了,我们无法从全方位的角度来讨论地球气候变化,只是我们知道今年冬天了还有台风生成,这似乎是一个反常现象,而大气环流和洋流的复杂成因,以及厄尔尼诺现象的周期影响等是很难预估的,但我们以中世纪的案例来讨论也可以略作参考!

明清小冰期间全球火山活动状况

同期大规模火山喷发也是一个不容忽视的问题,因为火山喷发,大量尘埃进入大气环流造成到达地面的辐射下降,形成小冰期也是值得考虑的一个问题,因此简单了说,黑子数量并不是左右地球气候走向的唯一参考!

260天空窗期?

其实这是两个11年周期之间的空窗期而已,这个影响就更小了,因为每隔11年就会发生,各位上完大学的朋友,你至少经历2个黑子周期,多的甚至经历了三个,感觉如何?只是觉得夏天越来越热,冬天越来越冷是吧?地球极端气候正在增加倒是不争的事实,但每年统计一下,其实也差了不大,不过是人类记忆中有选择性遗忘的习惯而已。

历史冰期

地球历史上出现过不止一次冰期,冰期和间冰期相隔大约数十万年,当前地球正处在第四纪大冰期,50万年来出现了5次冰期,每次冰期持续7万年,间冰期持续2万年,目前地球正处在间冰期,不过我们的好日子已经过了1.1万年,距离下一次冰期开始还有9000年,似乎时间还长得很哈!

地球最近的40万年来温度变化曲线

比较幸运的是我们现在正处在高峰期,按间冰期计算还有将近1万年的好日子!塞尔维亚的地球物理学家兼天文学家米卢廷·米兰科维奇对地球这种特殊的气候变迁类型提出了一个影响模型,它认为地球的离心率,自转轴倾角以及轨道进动的变化影响了地球气候模式!

特别是冰川期有非常大的关系,地球的倾角绕行变化周期是2.6万年,称为进动周期,另外地球自转轴与黄道面角度变化是4.1万年时间内在22.1度到24.5度之间摆动,称为章动。当前角度是23.44度,未来将继续减少!

另外结合地球轨道的离心率变化周期(413,000年(离心率改变±0.012)),结合倾角变化,根据开普勒第三定律,半长轴不会变化,但短轴的离心率改变时季节变化会加剧。因为地球气候变化周期和轨道变化周期十分接近,因此塞尔维亚天文学家提出的米兰科维奇循环,被詹姆士·海斯、约翰·英柏瑞和尼可拉斯·沙克顿的沉积层报告所佐证,因此当前比较倾向于地球轨道变化造成了冰期变化周期。