太阳活动正在变化,北极光也将随之变化。原因何在?

The glow of the Aurora Borealis, or Northern Lights, is seen in the horizon in the Kawartha Lakes region, southern Ontario February 23, 2015. The colorful cosmic display of the northern lights is rarely seen in Ontario. REUTERS/Fred Thornhill (CANADA - Tags: ENVIRONMENT TPX IMAGES OF THE DAY) - RTR4QVXW
The "Maunder minimum" weakens the activity of the Northern Lights.Image: REUTERS/Fred Thornhill
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北极光是大自然独有的壮丽光影盛宴。它们是太阳带电粒子与地球高层大气相撞后产生的迷人景象。虽然极地地区更常见北极光,但英国及其他纬度相近的地方也有幸能看到极光,偶尔为夜空增添光彩。。

然而,近期报道称,这一现象如今可能不再能从英国等地观测到,而只会出现在北极地区。这种说法正确吗?

北极光由太阳活动驱动,而太阳活动会在一个称为太阳活动周期的11年周期中起伏变化。大规模极光事件——也就是英国等地能够观测到的那类极光——往往随这一周期变化。但每个太阳活动周期都不相同,各周期的活动峰值和低谷也有所差异。

预测太阳活动

目前的预测表明,我们可能正步入一段太阳活动周期特别弱的时期,每个周期的太阳活动极大期都不会带来多少太阳活动。我们称之为“太阳活动极小期”。

Image: The Conversation

太阳活动极小期可能持续数十年甚至数百年,历史上也曾多次出现。尽管这些时期的太阳辐射输出会有所下降,但这并不意味着我们即将迎来新的冰河时代。

一项近期发表于《自然》的研究对或许最为人熟知的一次太阳活动极小期进行了建模,这次极小期被称为“蒙德极小期”。这次太阳活动极小期始于1645年,70年后才结束。在此期间,观测到的太阳黑子仅有50个。太阳黑子是太阳上可用来衡量其活动的结构。相比之下,在持续时间相同的“正常”活动时期,我们预计会观测到40,000至50,000个太阳黑子。

研究作者发现,在蒙德极小期,驱动极光的太阳风显著减弱。他们还指出,太阳风减弱,极光也会随之减弱。

如果我们确实正步入一个新的太阳活动极小期,那么大自然这场美丽的盛景或许会更少出现。但这是否意味着我们将彻底无法再从英国看到它,正如一些人所说?

历史带来的启示

回顾历史上的极光观测记录,或许能找到答案。幸运的是,已有一项研究做了这件事。作者分析了两个太阳活动极小期(包括蒙德极小期)期间的极光观测记录。他们发现,在磁纬56°以南(磁纬与地理纬度相似,但以磁极而非地理极为基准测量)的地区,极光观测次数确实有所减少,但并未完全停止。

事实上,磁纬56°这个数值相当重要,因为它恰好与英国的磁纬相吻合(更具体地说,是英格兰兰开斯特附近某处)。

那么,我对未来一个世纪的极光有何预测?如果模型正确,而且我们确实进入太阳活动极小期,那么太阳活动将会减弱,并在未来数十年维持在很低的水平。随着太阳活动减弱,极地以外地区观测到极光的机会会越来越少。但这并不一定意味着极光会彻底消失。我们也不能确定是否将迎来太阳活动极小期;即使会,它何时发生也尚不确定。

因此,那场难得一见的光影盛宴或许会变得更加难得,但现在还不必担心:北极光短期内不会消失。

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