太阳的磁极正在消失

2016年3月12日，美国宇航局太阳动力学天文台拍摄的太阳图像上描绘的太阳磁场线示意图，当时太阳活动正在减弱。图片来源：NASA/SDO/AIA/LMSAL

但对地球人来说，这些太阳活动并不那么明显：它们也在侵蚀太阳流动性惊人的磁场，我们的主星两极因此几乎失去了电荷。科学家们说，随着时间的推移，磁场将发生逆转，然后随着太阳活动的减弱而逐渐增强。

位于科罗拉多州博尔德市的西南研究所的太阳科学家丽莎-厄普顿说："现在看来，太阳的两极磁场相当同步。它们已经非常接近零了，所以它们变得非常非常弱，但我们还没有完全达到逆转的程度。"

极地逆转将标志着2019年12月左右开始的一个过程的中点，当时太阳最安静，几乎看不到一个太阳黑子。此时，恒星的磁场排列成一个相对整齐的偶极，其中一极带正电，另一极带负电。

但是，与地球磁场或条形磁铁的磁场不同，太阳的磁性是斑驳陆离、高度不稳定的，即使在偶极阶段也是如此。斯坦福大学的太阳科学家托德-霍克塞马（Todd Hoeksema）说："它并不是均匀的正磁场。"它是由许多小磁通量区域组成的，其中大部分是一种极性，而不是另一种极性，这是一种动态变化。"

偶极阶段稍纵即逝。随着太阳的自转，看似有序的磁场会发生扭曲并增强。磁场也会向太阳表面升高，通常在太阳赤道附近，表现为太阳黑子。太阳黑子看起来很暗，这是因为磁性的增强阻碍了热量向该区域的输送，从而产生了一个温度较低的区域，与太阳表面的其他部分相比，太阳黑子的光芒较弱。

每个太阳黑子都是一对，一个磁性为正，另一个磁性为负。随着太阳黑子的衰减，这些磁对大部分（但不完全）都会消散，只留下一点剩余的磁通量。这种残留磁通常与太阳半球上出现的磁极相反。当物质围绕太阳移动时，这些剩余磁通量通常会向该半球的磁极移动，这通常会抵消掉那里的一些现有磁场。

一对太阳黑子产生的剩余磁通量本身并不会造成太大的影响，但在太阳周期中较为活跃的时期，太阳在任何时刻都能轻易地产生 100 个太阳黑子。随着所有这些太阳黑子的形成和消退，剩余的微小电荷逐渐在两极堆积，并抵消了它们的极性。

尽管如此，这个过程可能会磕磕绊绊，这取决于太阳的活动以及科学家们还无法预测的磁场方面。厄普顿在谈到太阳磁场变化时说："这并不是有序发生的，它不是一个平滑的函数。"

但在这一点上，几年的太阳黑子活动几乎消除了恒星的磁极，逆转即将发生。美国国家太阳观测站的太阳科学家桑杰-戈赛因说："太阳现在相当活跃。如果继续这样下去，我猜在六个月左右，我们就会看到磁极完全翻转。"

科学家们正翘首以盼，希望看到逆转过程如何展开。霍克斯马说："这不是一瞬间的事情，也不会同时在所有地方发生。例如，在上一个太阳周期中，太阳北半球的极性从2012年6月初开始逆转，然后在中性点附近摇摆不定，直到2014年底，尽管南半球在2013年年中顺利过渡到了相反的极性。今年，两极的过渡似乎更加均匀。我不知道哪一个会先走；这有点像赛马。"

科学家们说，太阳磁极的逆转通常预示着太阳极大期即将来临，太阳黑子数量将开始减少。这符合之前的预测，即这次太阳周期将相对较弱，尽管可能比2014年4月达到顶峰的上一次太阳周期稍强一些。

"现在看来，极地磁场可能会在 2024 年发生逆转。太阳周期的最大值可能会出现在 2024 年，"厄普顿说。"所有这些都是非常标准、典型的排列方式。实际上，太阳在这个周期的表现相当不错。"

在接下来的几年里，太阳黑子将继续把它们剩余的磁性加入到太阳两极增长的新电荷池中，加强新的磁场，并重新创造出上次在 2019 年出现的偶极状态。这次偶极状态将出现在 2030 年代之交。在太阳最低点前后，科学家们还将开始预测下一个太阳周期可能发生的情况，该周期将在 20 世纪 30 年代中期达到顶峰。

但现在，科学家们对这次极点逆转的发展拭目以待。霍克斯马说："看看它究竟会如何发展总是很有趣的，它不会重复两次"。