誰是太陽活動的「幕後推手」

說起地球磁場，我們立即會想到一幅典型畫面：一根根規則的磁力線連著南極和北極，像個圓形的籠子把地球罩在裡面。

但是，太陽磁場可就大不同了。前不久，中國科學技術大學教授劉睿等人在《自然·通訊》雜誌上發表論文，揭示了「太陽磁繩」的結構和形成過程。太陽磁繩聽起來有點陌生，其實它是由一組螺旋形的磁力線組成。

通過觀看太陽磁力線的示意圖，會發現這些磁力線亂七八糟，極不規則。而這正與太陽磁場的特點有關。

太陽黑子分布以11年為周期發生變化。圖中橫軸為年份，縱軸為太陽赤緯。

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磁場：太陽活動的源動力

磁場是引起太陽活動的一個根本原因，可以說，太陽上所有的活動都是磁活動。太陽物質是等離子體，整個太陽就是一個等離子體球。這些等離子體會和太陽內部產生的磁場相互作用，呈現不同的運動形式。磁場越強，運動越劇烈。

所以，太陽磁場是黑子、耀斑、日冕物質拋射等各種太陽爆發活動的幕後推手。用中科院國家天文台張枚研究員的話說，科學家一般認為太陽風暴的驅動能量都來源於太陽磁場。

黑子就是太陽磁場的一種體現形式。科研人員觀測到有太陽黑子的地方，往往磁場強大，能夠達到千高斯量級。而地球磁場不過幾高斯而已，也就是說，太陽磁場強度是地球磁場的上千倍。

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太陽磁場對人類生產生活的影響

太陽磁場活動與人類的生產生活息息相關。

太陽磁場活動引發的耀斑、日冕物質拋射等太陽劇烈活動，會向宇宙空間拋射大量高能粒子。人類宇航員如果在此期間從太空飛船上出艙工作，會出現生命危險。

而且這些高能粒子還會對地球上的電力、通訊造成巨大幹擾。1989年的太陽耀斑爆發事件，就曾導致加拿大大範圍的電網癱瘓。

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磁繩：研究太陽磁場的重要線索

作為太陽磁場的重要體現形式，黑子往往在太陽的南北半球成對出現。其中一個黑子的磁力線從日面指向太陽之外，這是磁場的正極，另外一個黑子的磁力線從日面指向日心，代表磁場的負極。

一個完整的太陽黑子包含本影和半影。本影就是黑子最黑和最中心的地方。本影之外，不那麼黑，並有一些纖維的結構叫做半影。

太陽上到處都有磁場，只要存在黑子活動區，就會看到磁力線的進進出出，如此一來，就會看到太陽上的磁力線雜亂無章地分布於整個日面上。

太陽中的等離子體劇烈運動，磁場也十分活躍。因此這些磁力線並不會乖乖靜止在太陽表面。而是會像繩子一樣一束一束地扭纏在一起，這就是所謂的「太陽磁繩」。

太陽磁繩扭纏在一起，能量聚集到一個臨界點後，就會把磁場的能量轉化為熱能或動能，出現太陽爆發活動比如耀斑或日冕物質拋射。

而磁繩扭纏方式的不同，或者運動方式的不同，太陽爆發活動的級別或形式也會有所不同。因此，太陽磁繩就會成為研究太陽磁場的重要線索。

另外，太陽磁繩或許還可以用來解釋太陽上的磁重聯現象。所謂磁重聯，就是太陽表面的磁力線會出現斷開，之後又重新聯上的現象。

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磁極：每11年反轉一次

通過研究黑子，科研人員獲悉了太陽磁場的很多特徵。黑子並不是均勻分布在太陽表面，它們在靠近赤道的區域比較密集，越往高緯度越少，整體出現在太陽的南緯60°到北緯60°之間。而且，太陽上的磁極每隔11年就會出現一次反轉，也就是有太陽活動峰年和谷年。

太陽「發電機理論」認為，太陽磁場是在對流區底部產生，由於太陽的較差自轉和磁浮力的作用，磁場浮現在太陽表面形成黑子區域。隨著活動區的演化，在子午環流的作用下，後隨黑子磁場逐漸被輸運到極區之後又沉入太陽內部，進入下一個活動周，實現磁極性反轉。

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磁場來源：仍是未解之謎

目前對於太陽磁場的研究，主要有理論和觀測兩種方式，對太陽磁場的觀測已經涵蓋各個波段。關於太陽磁場，還有很多未解之謎有待揭開。

比如，太陽磁場到底是如何產生的等等。

另外，太陽的能量來自太陽的核心，既然太陽的表面使6000多攝氏度，為何更靠外的日冕卻突然增高如此之多？這也是一個有待回答的問題。

科學家一般認為，大部分恆星都是有磁場的。通過研究太陽磁場，科研人員可以推測其他恆星的磁場情況。

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