黑子一減少，地球冷颼颼？真相是……

原標題：黑子一減少，地球冷颼颼？真相是……

最近有消息稱，「太陽已經連續15天沒有出現黑子，受其影響，地球即將進入一個寒冷期」。事實果真如此嚴重嗎？這要從「太陽黑子」和太陽活動周期說起

事實上，自2018年初至今，已經累計150多天在太陽上沒有觀測到任何太陽黑子。而太陽黑子的減少或消失並不意味著地球寒冷期的來臨——太陽只是按照它11年的活動周期，進入了例行的「休息階段」。

2014年10月18日，SDO衛星觀測到的超大黑子群。（來源：NASA）

太陽黑子並不「黑」

如果使用加裝了濾光片的望遠鏡觀察太陽，大家會發現，太陽表面有時會出現一些黑色的斑點——這就是太陽黑子，它們傾向於成群出現，每個黑子群中黑子的數量從一兩個到幾十個不等。一些黑子數量多、面積比較大的黑子群是顯著的天文現象，在日落或有薄霧時通過肉眼就可以觀察到（但請不要如此嘗試，以免對眼睛造成不可逆的損傷）。

太陽黑子十分容易觀察。因此，在天文望遠鏡出現前就已經有了對黑子的記錄，其中最早的來自於我國。公元前43年，《漢書》五行志中記載，當年四月之中，「日色青白，亡影，正中是有景亡光。」公元前28年，《漢書》又記載「日出黃，有黑氣，大如錢，居日中央」。

其實，太陽黑子並不「黑」。由於黑子所在區域溫度低於周邊（黑子中心的溫度約4000K至4500K，熱力學溫度），因而相對於溫度在6000K左右的明亮太陽光球，它顯示出了較黑的顏色。實際上，黑子本身也向外發光。如果將黑子單獨移動到另一片天空之中，其發出的光亮會比正月十五的月亮還要明亮。

那麼，黑子為何會成為太陽上的溫度「窪地」呢？原來，黑子是太陽上強磁場的聚集區，黑子所在位置的太陽磁場強度可達0.1T至0.4T（特斯拉），約為地磁場強度的數千倍。由於組成太陽的物質並非我們日常生活中所能接觸到的固、液、氣三態，而是一種被稱為等離子體的狀態，它由帶負電荷的電子和帶正電荷的離子構成，因而，磁場和等離子體間存在著凍結效應，即等離子體不能橫越磁力線流動。當磁場較強時，磁力線就像一根根柵欄，阻礙了太陽物質的對流運動，導致太陽內部釋放的能量不能及時運輸到黑子所在位置，黑子自然就又「冷」又「黑」了。

黑子變化規律與太陽活動

1844年，德國天文學家施瓦貝受連續積累18年的太陽黑子群數量記錄啟發，在太陽表面呈現的黑子數隨時間起伏變化的數據中，發現了太陽黑子數量的變化規律：在為期11年的周期中，黑子數先增加，之後逐漸減少，最終回到11年周期開始時的水平。想要確鑿地驗證這一規律，18年的數據顯然不夠充分。於是，瑞士天文學家沃爾夫一頭扎進了故紙堆，在浩如煙海的文獻中找到了從1749年到1847年的太陽黑子數記錄。在這些記錄中，太陽黑子數仍然明顯以約11年的周期發展變化。

2018年9月19日SDO衛星的觀測數據顯示，太陽黑子目前已經在太陽表面上完全消失。（來源：NASA）

時至今日，人們對太陽黑子的11年變化周期已經有了更為深入的認識。科學家們將黑子數變化的周期稱為太陽活動周。每個太陽活動周開始後，在太陽南北緯30度左右出現的黑子群打破了太陽的沉寂，之後，太陽黑子的數目開始上升，並逐漸達到活動周中的最大值。隨後，太陽黑子的數目會在一定時間內維持在較高水平，並小幅波動。再往後，太陽黑子的數量開始穩步下降，最終在太陽表面上完全消失。隨著太陽活動周的發展，黑子出現的位置也逐漸從南北緯30度附近向赤道附近轉移。如果將黑子出現的位置按照時間順序標記到同一張圖上，就會形成一種形似蝴蝶的圖案。

根據歷史數據，沃爾夫將1755年定為第一個太陽活動周的開始——之後，每當進入新的太陽活動周，就將太陽活動周的計數加一。值得指出的是，根據黑子變化情況確定的太陽活動周時間不是嚴格的11年，可能稍長或稍短。

例如，從1996年8月到2008年12月的第23太陽活動周持續了12.3年，而它之前的第22太陽活動周僅持續了9.9年。在兩個太陽活動周交替的時期，就會出現太陽黑子完全消失的現象。在第23太陽活動周末期，共出現了至少817個「無黑子日」。而2008年更創造了自有連續可靠黑子數記錄以來，全年無黑子天數第二多的記錄——全年共有266個無黑子日，僅次於1913年311個無黑子日的記錄。因此，連續若干天沒有黑子也是一件稀鬆平常的事。自1849年起，共出現了29個連續30天以上無黑子出現的時期。其中，最長的一次出現在1913年4月8日至1913年7月8日，共計92天。而在1913年，全球平均氣溫正處在穩步上升的過程中，黑子的消失並沒有改變這一趨勢。

黑子消失意味著冰河期來臨嗎

為什麼太陽黑子一消失，會有人「預言」冰河期要來臨呢？這要從著名的「小冰河期」和太陽活動的「蒙德爾極小期」說起。

所謂「小冰河期」，是指從16世紀到19世紀全球出現寒冷天氣的一段時間。由於那時的氣象觀測條件不盡完善，小冰河期持續的時間和範圍都存在爭議。有學者認為，其開始時間可以前推到1300年；也有學者認為，寒冷的氣候主要集中在北半球。

而「蒙德爾極小期」，則是指1645年至1715年太陽黑子數量非常低的一段時間。這個時期是天文學家蒙德爾夫婦通過分析歷史資料發現的。在這段時間內，太陽似乎休了一個長假，在本應出現的太陽活動極大期中，黑子也沒有像正常情況那樣成群結隊出現。

由於蒙德爾極小期和小冰河期在時間上存在重合，有學者就將地球變冷的原因歸結於黑子數目的變化。然而，單純用時間上的重合來確定因果關係，難免得出謬誤。例如，廣東地區前不久經歷了颱風「山竹」的肆虐。而「山竹」登陸後的第二天，國家發改委根據國際油價變化情況調整國內成品油價格。如果單純用時間上的聯繫推斷因果，就會得出「颱風山竹導致油價上漲」，顯然是無稽之談。

事實上，對於「小冰河期」的成因有多種說法。有人認為，是火山噴發的增強導致了小冰河期出現，因為火山噴出的火山灰能夠遮擋太陽賦予地球的光和熱；還有人認為，是海洋環流的異常導致了小冰河期出現。

創作於一六七七年的描述小冰河期場景的畫作。（資料圖片）

確定兩種現象間的因果關係，一定要找出它們之間是通過怎樣的作用過程而聯繫在一起的。而太陽黑子所代表的太陽活動水平增強或減弱，對於太陽輻射能量的影響僅約為0.1%，並不足以引起地球氣候發生明顯的改變。

目前，對於太陽活動影響地球氣候的研究仍在進行。研究者們提出了一些可能存在的作用途徑。例如，當太陽黑子上的活動區爆發太陽風暴時，高能粒子會引起地球大氣中氮氧化物含量的改變，從而導致臭氧層的厚度輕微減小。這種效應會在大氣層中引起一系列連鎖反應，最終引發天氣和氣候系統的一些變化。但是，這類太陽活動對地球氣候的間接影響，其程度和範圍都尚在探究之中，還沒有「太陽黑子一減少，地球就要冷颼颼」這樣簡單粗暴的結論得出。事實上，第23太陽活動周的黑子數量相比前一活動周明顯減少，但全球平均溫度依然在徐徐上升。

太陽黑子之上，一般存在複雜的磁場結構，這是孕育太陽風暴的溫床。因此，太陽黑子的多少是太陽活動強弱的標誌。當黑子數較多時，太陽將會更加頻繁地爆發太陽風暴，給距離地面100公里以上的空間環境造成顯著影響。諸如威脅太空中的航天器安全，通過地磁場、電離層的變化將不利影響擴展到供電、通信、導航等各個領域，等等。因此，對於太陽黑子，我們更應該關心它的多少將如何影響太空中的天氣——空間天氣的變化。而我們人類自身的活動，可能才是目前影響地球氣候變化的主因。（作者單位：哈爾濱工業大學（深圳）。本文授權轉載自「科學大院」微信號：kexuedayuan，略有刪改，特此鳴謝。）

（責編：李靜）

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！