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  1. 早前对第24个太阳活动周期的预测是怎样的?
  2. 最新的第24个太阳活动周期的预测是怎样的?
  3. 有什么证据显示第24个太阳活动周期的较早前预测需要修改?
  4. 太阳黑子活动强度在每个周期之间是否互有关连?第24个太阳活动周期完结时,会否出现一个太阳活动超低潮?

    撰文:赵孔儒     2011年12月



  1. 早前对第24个太阳活动周期的预测是怎样的?

  2. 第24个太阳活动周期的预测,是由美国国家海洋和大气管理局(NOAA)及美国国家航空暨太空总署(NASA)领导的一个专家小组经分析评估后作出的。

    一个太阳活动周期约为11年。太阳活动周期的编号方案,是由鲁道夫‧沃尔夫(Rudolf Wolf)创立,以1755 - 1766年作为第一个周期开始计算。

    早在2006年,这个小组曾经预测第24个太阳活动周期的极大期(即是高峰期)的太阳黑子数目峰值会高达160,成为近50多年来最强的一个周期,也是自 1868年有记录(由磁强计数据算出的IHV指数)以来,其中一个最强的周期。当时的预测(图1)显示第24个太阳活动周期会是非常强烈的,并于2010 年至2011年之间达到最高峰。。

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    图1:2006年3月预测第24个太阳活动周期的太阳黑子数目(图像来源:NASA)。注意:国际太阳黑子数的预测通常以大约超过一年或以上的时间间距来作平滑处理。图上的虚线是每月太阳黑子数预期范围的上限和下限。


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  3. 最新的第24个太阳活动周期的预测是怎样的?

  4. 2007年4月,专家小组成员对第24个太阳活动周期的预测出现意见上的分歧,太阳活动是强或弱的看法各占一半。到了 2009年5月,专家小组对第24个太阳活动周期的预测作出修正,认为活动强度将低于平均水平,最大的太阳黑子数目约为 90,并预计极大期在2013年发生。近年的观测和最新的预测(图2)都显示第24个太阳活动周期将会是偏弱的。

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    图2:如图1,但却显示2011年12月对第24个太阳活动周期太阳黑子数目的最新预测(图像来源:NASA)。目前这个太阳黑子活动周期的预测强度,是过去80年以来最小的。 


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  5. 有什么证据显示第24个太阳活动周期的较早前预测需要修改?

  6. 比较图1和图2,可见第23个太阳活动周期的极小期是在2008年出现(图2),比原先估计的2006年(图1)滞后了大约两年,反映较早前在2006年的预测已出现了明显的偏差。此外,实况也显示第24个太阳活动周期的极大期已不可能在2010年前后的年日发生(图 1)。因此,预测需要作出修正是可以理解的。


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  7. 太阳黑子活动强度在每个周期之间是否互有关连?第24个太阳活动周期完结时,会否出现一个太阳活动超低潮?

  8. 普遍的看法认为,一个长的极小期会预示下一个太阳活动周期是较弱的。虽然第23个太阳活动周期极小期的持续时间比平均极小期的持续时间长,Dikpati et al. 的研究结果却指出,极小期延长并不意味下一个太阳活动周期的高峰一定会比之前一个周期的高峰强或弱。

    比对过去 130年反映太阳周期性活动幅度或范围的「蝴蝶」图案(图 3),出现「大蝴蝶」图案的周期黑子较多,出现「小蝴蝶」图案的周期黑子较少。目前的幅度普遍较过去数十年的幅度为小,「蝴蝶」图案的初步形态较为类似 1900年前后数十年的「小蝴蝶」状况。而且,目前第24个周期的太阳活动也是相对较弱的。虽然第24个太阳活动周期的极大期仍未出现,若这种「小蝴蝶」图案趋势持续,整个第24个周期的太阳活动也很可能会是较弱的。

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    图3:上图(2011年12月的「蝴蝶图」)显示自1874年5月以来,太阳表面黑子出现的位置和频率分布。下图显示以黑子所占太阳表面面积的比率,来表示各个太阳周期黑子的多少。(图像来源:NASA)


    美国天文学会在2011年6月举行的太阳物理部年度会议上发表的报告指出,有迹象显示一个太阳活动超低而且漫长的极小期(太阳活动超低潮,grand minimum)有可能在目前第24个太阳活动周期完结时出现。本文将有后续文章,介绍有关这个「太阳活动超低潮」最近的科学研究结果。


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   参考:

  1. "Scientists Predict Big Solar Cycle", Science News of 21 Dec 2006, National Aeronautics and Space Administration (NASA).
  2. "Scientists Gaze Inside Sun, Predict Next Solar Cycle (Press Kits of 6 March 2006)", NASA.
  3. "Solar Cycle Prediction (Updated 2011/12/16)", Space Weather Prediction Center, NASA.
  4. "The Sunspot Cycle (Updated 2011/12/16)", Marshall Space Flight Center, NASA.
  5. "Length of a minimum as predictor of next solar cycle's strength", by Mausumi Dikpati, Peter A. Gilman and Rajaram P. Kane, Geophysical Research Letters, Vol. 37, L06104, 4 pp., 2010.
  6. "Next Solar Storm Cycle Will Start Late, Experts Split Over Intensity", News of NOAA, National Oceanic & Atmospheric Administration, 25 April 2007.
  7. "News from the Solar Cycle 24 Prediction Panel", NOAA, 13 October 2006.
  8. "Solar Cycle 24 Prediction Updated May 2009", NOAA, 8 May 2009.
  9. American Astronomical Society (AAS) press release of 14 June 2011.
  10. 第23太阳活动周何时开始的,活动强码?」,作者:张桂清,中国科普博览。
  11. "Solar cycle", Wikipedia.


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最近修订日期: <2013年1月22日>