科學(xué)家們正對太陽磁場出現(xiàn)的異常進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)視，根據(jù)日出探測器的數(shù)據(jù)以及其它方面的數(shù)據(jù)顯示太陽似乎正提前出現(xiàn)磁極反轉(zhuǎn)的征兆，并且其南北兩個半球在磁極反轉(zhuǎn)的速率方面并不同步，這些事實(shí)讓研究人員感到困惑不解 圖像的左欄：在2008年的太陽北半球，日出號探測器觀測到大塊的負(fù)極性區(qū)域(橘色表示)；到了2011年，同樣的區(qū)域中這些橘色的負(fù)極性區(qū)域面積大大縮減，正極性(藍(lán)色)和負(fù)極性區(qū)域的分布也更加均勻 新浪科技訊 北京時間4月25日消息，眾所周知，每隔大約11年，太陽的整個磁場就會發(fā)生一次磁極倒轉(zhuǎn)——北磁極變成南磁極，而南磁極變成北磁極。在磁極發(fā)生倒轉(zhuǎn)時，太陽就會出現(xiàn)活動的高峰期，稱之為“太陽極大”。
盡管這一過程看上去似乎呈現(xiàn)出11年的規(guī)律性，但是在近期發(fā)表的兩篇論文中，科學(xué)家們卻強(qiáng)調(diào)了這一過程中的不對稱性。目前，太陽北磁極已經(jīng)大大減弱，幾乎接近于零。這就說明太陽的磁極倒轉(zhuǎn)過程已經(jīng)開始，但是反觀太陽南磁極，這里的磁場減弱過程卻似乎僅僅是剛剛開始。
喬納森·瑟坦(Jonathan Cirtain)是美國宇航局馬歇爾空間飛行中心的太空科學(xué)家，同時也是參與日本“日出”(Hinode)號太陽探測器項目的美方項目科學(xué)家。他說：“太陽磁北極已經(jīng)開始進(jìn)入倒轉(zhuǎn)期，遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于南極，我們不能理解其中緣由。”
這兩份論文中的一篇直接源自“日出”號探測器獲取的對于此次太陽磁極倒轉(zhuǎn)的觀測數(shù)據(jù)。而另一份論文則采用了一項新技術(shù)，對太陽極地大氣發(fā)出的微波輻射進(jìn)行觀測，以此推斷其表面發(fā)生的磁場活動特征。
這兩篇描述太陽磁極轉(zhuǎn)變不均衡的論文對傳統(tǒng)上認(rèn)為太陽南北磁極同步發(fā)生磁極倒轉(zhuǎn)的觀點(diǎn)提出了挑戰(zhàn)。與此同時，這兩篇論文都認(rèn)為在太陽北極，磁極倒轉(zhuǎn)即將發(fā)生。這一時間點(diǎn)遠(yuǎn)早于一般認(rèn)為太陽極大將在2013年到來的預(yù)期。而“日出”號探測器獲取的其它一些數(shù)據(jù)同樣暗示我們可能需要對現(xiàn)有的太陽模型做出重新考量。
對太陽極地地區(qū)的磁場強(qiáng)度進(jìn)行測量難度非常大，因為地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道大致位于太陽赤道面上，因此設(shè)在地球上的絕大部分太陽望遠(yuǎn)鏡所觀測的太陽表面區(qū)域主要都集中在其低緯度地區(qū)，對于極地的觀測非常不利。當(dāng)進(jìn)行精確太陽磁場測量時也僅能獲得低精度的結(jié)果，而日出號探測器則可以克服這一困難。
而第二份論文中描述的新的微波輻射觀測方法則得益于2003年的一項新發(fā)現(xiàn)：太陽表面存在一種規(guī)模巨大的爆發(fā)現(xiàn)象，即日珥爆發(fā)。當(dāng)時科學(xué)家們注意到，當(dāng)太陽活動處于極小時，這種爆發(fā)一般都集中在太陽低緯度地區(qū)，但是隨著太陽逐漸接近極大期，這種日珥爆發(fā)現(xiàn)象逐漸開始向極地高緯度地區(qū)轉(zhuǎn)移。與此同時太陽極區(qū)在微波波段的亮度也逐漸下降到非常低的值。
納特·戈帕斯瓦米(Nat Gopalswamy)是美國宇航局戈達(dá)德空間飛行中心的太陽科學(xué)家，他也是那篇有關(guān)采用微波輻射方法觀測太陽的論文第一作者，這篇論文已經(jīng)于2012年4月11日被《天體物理學(xué)雜志》接受。他說：“當(dāng)我們開始在緯度超過60度的位置上觀測到日珥爆發(fā)，那么我們就該知道太陽極大期就要到了。”
為了對逐漸接近高緯度極區(qū)的日珥爆發(fā)現(xiàn)象進(jìn)行追蹤觀察，戈帕斯瓦米和他的團(tuán)隊調(diào)用了日本野邊山太陽射電天文望遠(yuǎn)鏡，以及歐空局/美國宇航局合作的“太陽和太陽風(fēng)層探測器”(SOHO)。他們在微波波段對太陽進(jìn)行了觀察，通常這一波段會被用于觀察太陽大氣下方的日面層，即所謂的色球?qū)印?/p>
戈帕斯瓦米開發(fā)出一種精確的技術(shù)，可以借由這種微波波段觀測數(shù)據(jù)構(gòu)建出太陽接近極區(qū)位置磁場活動強(qiáng)度的圖景。通過對整個日面色球?qū)釉谖⒉úǘ瘟炼鹊挠^察，科學(xué)家們確認(rèn)太陽北磁極強(qiáng)度已經(jīng)減弱到接近上次太陽極大期間出現(xiàn)的低水平，這意味著又一次太陽活動極大期的到來。這一結(jié)論同樣得到了對日珥爆發(fā)觀察結(jié)果的支持，觀測顯示，日珥爆發(fā)已經(jīng)開始在北半球極高緯地區(qū)出現(xiàn)。然而與之形成鮮明對比的是，在太陽南半球，這種日珥爆發(fā)發(fā)生的數(shù)量才剛剛開始出現(xiàn)上升跡象——就在今年的3月份，這里才剛剛發(fā)生首次日冕物質(zhì)拋射事件(CME)。
日本空間局所屬“日出”太陽觀測衛(wèi)星的數(shù)據(jù)同樣顯示太陽南北兩半球之間存在的這種差異性。一個日本科研小組報告了“日出”探測衛(wèi)星的結(jié)果。日本理化學(xué)研究所的科學(xué)家組成的一個團(tuán)隊已于近期向《天體物理學(xué)雜志》遞交一份論文供發(fā)表。這一日本科學(xué)家小組借助“日出”探測器，從2008年9月份開始每隔一個月對太陽極區(qū)磁場進(jìn)行觀測研究。
早期的磁場觀測顯示這里存在集中的強(qiáng)大磁場，極性幾乎均為負(fù)。而近期獲取的磁場觀測圖上，情況則大有不同。不僅僅是磁場的規(guī)模更小強(qiáng)度減弱，同時可以觀測到出現(xiàn)了很多極性為正的磁場部分。當(dāng)初指向北極的強(qiáng)烈負(fù)極性磁場，現(xiàn)在已經(jīng)變成了微弱的混合極性磁場，并將逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橹行?太陽極大時)，該小組預(yù)計這一時機(jī)將在未來一個月內(nèi)到來。
瑟坦說：“這是我們首次獲得這種磁場倒轉(zhuǎn)的直接觀測數(shù)據(jù)。這對于我們理解太陽磁場究竟為何能導(dǎo)致出現(xiàn)太陽活動周期現(xiàn)象至關(guān)重要。”
泰德·塔貝爾(Ted Tarbell)來自美國洛克希德·馬丁公司，他是“日出”號探測器太陽光學(xué)望遠(yuǎn)鏡設(shè)備的首席科學(xué)家。他指出，此次直接測量數(shù)據(jù)顯示了太陽磁極倒轉(zhuǎn)的進(jìn)展，并揭示出2008年開始出現(xiàn)的初期端倪。
有關(guān)太陽磁極倒轉(zhuǎn)的經(jīng)典模型認(rèn)為太陽表面的活動區(qū)會沿著太陽赤道運(yùn)動，并且這些活動區(qū)的極性幾乎總是和它們所在的太陽半球極區(qū)極性相反。隨著這種轉(zhuǎn)動，這些活動區(qū)的邊緣逐漸向高緯度極區(qū)移動，最終取代極區(qū)原有的極性，讓正極性變成負(fù)極性，反之亦然。如此周而復(fù)始，出現(xiàn)太陽磁極倒轉(zhuǎn)的周期性變化。而“日出”探測器的數(shù)據(jù)顯示北磁極在這種轉(zhuǎn)換過程到來之前便已經(jīng)開始出現(xiàn)變化。塔貝爾說：“這是依據(jù)日出探測器數(shù)據(jù)產(chǎn)生的論文中最讓我感興趣的地方之一。為何太陽的磁極轉(zhuǎn)變會如此早的到來？”
塔貝爾認(rèn)為這些都說明目前的太陽模型需要重新審視。當(dāng)我們有了更新更好的數(shù)據(jù)之后，我們當(dāng)然要對現(xiàn)有的模型進(jìn)行相應(yīng)的修正。大衛(wèi)·哈撒韋(David Hathaway)是美國宇航局馬歇爾空間飛行中心的太陽科學(xué)家，同時也是那篇有關(guān)太陽微波波段磁場觀測論文的合著者。他指出，認(rèn)為太陽的活動周期中存在不對稱性并非一個新的觀點(diǎn)。
其它研究人員最近所做的研究工作更加偏向于對于這種不對稱特性表現(xiàn)的觀測，舉例來說，他們發(fā)現(xiàn)在太陽北半球觀測到比南半球數(shù)量更多的太陽黑子。哈撒韋說：“然而大多數(shù)主流的太陽模型卻無法包含這種不對稱性。盡管更加復(fù)雜，將這種不對稱性包括進(jìn)去的模型也存在，但是這些模型在其它方面同樣存在某些和觀測事實(shí)相悖的地方。”
對這些差異進(jìn)行持續(xù)的研究，使用最好的觀測手段和最新的觀測技術(shù)，這些努力都將幫助我們加深對太陽，太陽的11年活動周期以及其表面發(fā)生的大規(guī)模爆發(fā)現(xiàn)象的理解?？茖W(xué)家們也將繼續(xù)對這一輪的太陽活動周期，即第24活動周期進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測，因為太陽北磁極出現(xiàn)早于預(yù)期的磁極倒轉(zhuǎn)跡象或許是預(yù)示著這一輪太陽活動周期是一次較為微弱極大期，因為監(jiān)測顯示日面上的黑子數(shù)量和其它太陽活動現(xiàn)象的數(shù)量相對較少。(晨風(fēng))
