古希臘哲學(xué)家赫拉克利特有句名言：“太陽每天都是新的。”以現(xiàn)代天文學(xué)的眼光來看，他說得一點(diǎn)兒都沒錯(cuò)。盡管我們用肉眼看不出太陽的變化，但是通過望遠(yuǎn)鏡、日冕儀等設(shè)備，人們發(fā)現(xiàn)日珥、黑子數(shù)目、日冕形狀等日面特征幾乎每天都變化不斷。

2019年年底，天文學(xué)家注意到太陽活動(dòng)非常安靜，這意味著新一輪太陽活動(dòng)周的到來。到2020年9月，這一結(jié)果得到確認(rèn)?，F(xiàn)在，太陽的活動(dòng)將逐漸轉(zhuǎn)強(qiáng)，預(yù)計(jì)于2025年達(dá)到極大。什么是太陽活動(dòng)周?它對(duì)我們又有什么影響呢?

太陽吼一吼，地球抖三抖

17世紀(jì)望遠(yuǎn)鏡出現(xiàn)之后，人們發(fā)現(xiàn)太陽的表面并不是光潔無瑕的，而是經(jīng)常出現(xiàn)黑色的斑點(diǎn)——黑子，它們是日面上溫度略低從而顯得比周邊更暗的區(qū)域。1843年，德國(guó)業(yè)余天文學(xué)家施瓦貝最早發(fā)現(xiàn)太陽黑子的數(shù)目大約有著11年的周期變化。后來，天文學(xué)家們確認(rèn)這個(gè)周期性現(xiàn)象與太陽的活動(dòng)有關(guān)，并把1755年記為第一個(gè)太陽活動(dòng)周的起點(diǎn)。從那時(shí)起算到現(xiàn)在，2019年年底開啟的是第二十五個(gè)太陽活動(dòng)周。

一個(gè)太陽活動(dòng)周的長(zhǎng)度為7—14年，平均約為11年。每一輪都開始于太陽活動(dòng)最弱的時(shí)候，隨后慢慢增強(qiáng)，大約五六年后達(dá)到峰值，然后再慢慢轉(zhuǎn)弱，直到下一個(gè)周期。這種周期性變化的主要原因是太陽電磁場(chǎng)的準(zhǔn)周期振蕩，但其中的物理機(jī)制現(xiàn)在仍然不甚明了。

在太陽活動(dòng)極大的年份，耀斑、日冕物質(zhì)拋射等爆發(fā)性事件大大增加，爆發(fā)時(shí)的電磁輻射、高能帶電粒子流和高速等離子體云侵襲地球，會(huì)直接影響現(xiàn)代人類的生活。例如破壞衛(wèi)星以及衛(wèi)星上的儀器、干擾無線電傳播、使衛(wèi)星定位/導(dǎo)航產(chǎn)生誤差，甚至還可能導(dǎo)致宇航員受到輻射傷害。美國(guó)的第一個(gè)空間站“天空實(shí)驗(yàn)室”就是受此影響——因地球大氣被加熱、體積膨脹，增大了軌道上的摩擦力，最終提前掉進(jìn)大氣層墜毀。在高緯度地區(qū)可能會(huì)看到更多的極光，電力系統(tǒng)可能受到影響(歷史上影響最大的一次是1989年3月的加拿大魁北克大停電事件)。好在這些爆發(fā)事件一般不會(huì)直接影響到人們的身體健康。只是對(duì)于穿越極區(qū)的航空乘客來說，若恰逢高能粒子流的沉降，受到的輻射劑量會(huì)增大，對(duì)健康不利。

在太陽活動(dòng)的極小期，地球是不是更安全些呢?答案可能恰恰相反，這與日球?qū)佑嘘P(guān)。日球?qū)邮浅曀偬栵L(fēng)向外膨脹時(shí)與鄰近星際介質(zhì)相互作用所形成的巨大“泡狀”空間，它能夠幫助地球抵御來自太陽系外的宇宙射線。太陽活動(dòng)較弱時(shí)，日球?qū)訙p弱，會(huì)有更多的宇宙射線抵達(dá)地球。如果此時(shí)恰逢太陽穿過銀河系銀盤上的恒星活動(dòng)密集區(qū)，紛至沓來的宇宙線可能會(huì)破壞地球臭氧層、增加低空云層并引起氣溫下降，從而給地球生命帶來危險(xiǎn)。

地球冷或暖，太陽未必管

剛過去不久的第二十四個(gè)太陽活動(dòng)周，太陽活動(dòng)處于100年來的最低水平，黑子數(shù)的峰值只有23周的一半多一點(diǎn)兒。一些太陽物理學(xué)家預(yù)計(jì)第二十五個(gè)活動(dòng)周可能與之類似，太陽活動(dòng)依然會(huì)相對(duì)安靜。

那么，我們會(huì)不會(huì)進(jìn)入歷史上曾出現(xiàn)過的太陽活動(dòng)“極小期”，從而迎來全球變冷呢?這是很多人關(guān)心的問題。19世紀(jì)的英國(guó)天文學(xué)家蒙德等人在總結(jié)歷史數(shù)據(jù)時(shí)，指出公元1645—1715年，在太陽上幾乎沒有觀測(cè)到任何黑子。這段時(shí)期后來被稱為“蒙德極小期”，當(dāng)時(shí)恰逢全球氣溫下降，歐洲的主要河流結(jié)了冰，糧食歉收，出現(xiàn)饑荒。在中國(guó)，饑荒可能還加速了明朝的滅亡。

“蒙德極小期”曾引發(fā)了關(guān)于太陽安靜導(dǎo)致地球降溫的猜測(cè)。但現(xiàn)在的主流研究認(rèn)為，太陽活動(dòng)與當(dāng)時(shí)的氣溫降低并沒有明顯聯(lián)系，至少不是主要原因，降溫可能來自于火山活動(dòng)的增加和海洋環(huán)流的變化等。而且歷史上也出現(xiàn)過太陽活動(dòng)較弱而地球氣溫升高的例子。目前，太陽物理學(xué)家預(yù)計(jì)第二十五個(gè)太陽活動(dòng)周不大可能進(jìn)入另一個(gè)“極小期”。而就算真的趕上了，我們也不會(huì)迎來另一個(gè)“小冰期”。

在人們普遍關(guān)心的全球變暖問題上，太陽活動(dòng)也不是背后的“主謀”。根據(jù)全球氣候機(jī)構(gòu)2021年年初發(fā)布的數(shù)據(jù)，2020年全球平均氣溫為14.9攝氏度，比1850—1900年的平均氣溫高了1.2攝氏度，僅最近40多年以來就上升了0.8攝氏度。而太陽輻射能量的變幅，在活動(dòng)極大期和極小期只相差0.15%左右，不會(huì)產(chǎn)生這么明顯的持續(xù)性溫度變化。另外也沒有證據(jù)表明太陽活動(dòng)對(duì)平流層以外的氣候有什么影響，例如地表溫度、降雨量或風(fēng)向等并沒有顯示出與太陽活動(dòng)周的相關(guān)性。

總之，“天行有常”，短短10余年的太陽活動(dòng)周期，并不會(huì)給地球帶來重大影響。我們面臨的氣候與環(huán)境問題，并不能歸咎于太陽，恐怕更應(yīng)該從人類社會(huì)的發(fā)展方式上去尋找答案。

(作者：李 鑒，系北京天文館副研究員)

關(guān)鍵詞： 太陽活動(dòng) 地球影響