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圖解：太陽黑子是太陽表面常出現的特殊的暗影區域。

墨西哥古印第安人認為他們的太陽神有一張長有斑的臉。古代中國人認為這些斑點是太陽內的星星。文藝復興時期的天文學家認為它們是未被發現的行星。今天，仍有人認為太陽黑子的出現與UFO和超自然現象有關。也有人用它們來解釋人類造成的氣候變化。而其餘的人則好奇是否它們造成了無線通訊的中斷和電臺廣播中的靜電干擾。

我們在討論的太陽黑子，是那些些在太陽表面經常出現的奇怪的黑影。它們經常成對，或以被稱為‘帶’的群組，在太陽赤道南北兩側40-50緯度中出現。太陽黑子之間的大小會有很大的不同，從直徑不足30公里一直到地球大小的數倍。一些小的太陽黑子可能會持續不到一小時，但一些大的黑子會持續最長6個月的時間—例如2004年觀測到的一個20倍地球大小的黑子—大到肉眼可見。但是記住，不使用濾鏡直接觀察太陽是一個非常壞的主意並可能損傷你的眼睛。（後面我們會介紹安全觀測太陽黑子的方法。）

太陽黑子出現及變換位置的規律被稱為太陽黑子週期。千萬不要認為太陽黑子是一般的微觀天文現象，很多在地球上由UFO和氣象變化現象愛好者報告的相關現象，實際上都是由太陽黑子及相關的太陽活動引起。

下一部分，我們將探討太陽黑子形成的物理過程。

太陽黑子的形成

圖解：這些太陽黑子可能看起來並不大，但實際上大多數都比地球要大

太陽黑子呈現暗色是因為它們的溫度比太陽可見表面或光球周圍的區域要低。光球層的溫度約為10000華氏度，（5537。8）攝氏度。太陽黑子內部較暗的部分為本影，那裡的溫度約比太陽表面的其他位置低1600度。本影周圍被稍亮一些且面積更大的半影包圍，半影內的溫度約比太陽表面低500度。太陽黑子表現為低溫，由於它們是強磁場區域—磁場強到會阻止溫度流失。

太陽黑子的出現是由於太陽並不像地球及其他太陽系內更靠內的行星一樣由岩石組成，太陽是一個由氣體組成的，由於熱量而在內部不斷對流的完整球體。太陽的外層和內層以不同的速度自轉；在太陽外層，赤道部分自轉的速度高於南北極。（赤道部分需要25個地球日自轉一週，而南北極需要36個地球日自轉一週。）隨著時間的累積，這樣表面不均衡且混亂的旋轉速度將造成太陽磁場的變化和扭曲，正如你在床上輾轉反側後造成床單的褶皺和堆積。在床單堆積的部分—即磁感線變得密集的區域，那裡的磁場強度強大到將熱量抑制在其下面並阻止熱量上升到太陽表面，由此形成了太陽表面的低溫區域，即太陽黑子。由於太陽黑子內的溫度較周圍低，造成它們看起來較暗。同時，被太陽黑子阻擋的熱量會流入它們周圍的區域，造成這些區域的溫度進一步升高而比通常顯得更熱更亮，造成太陽黑子週圍更高的對比度而使它們看起來更加明顯。

從地球上看，太陽黑子會隨著太陽表面的活動而移動（我們之前討論過，太陽表面並不是整體同步地移動）。太陽自轉的時間大大長於地球自轉，但由於太陽的體積約比地球大100倍，太陽黑子移動的速度看起來會是地球自轉速度的4倍。

下一部分中，我們將分析太陽黑子的週期和它們發生的原因

太陽黑子週期

在倫敦格林威治的英國皇家天文臺儲存有自1874年以來太陽黑子出現的大小和位置的詳細記錄。資料顯示，太陽黑子並不隨機地出現在太陽表面，它們的分佈集中於太陽赤道兩側的兩個緯度帶中。同時，太陽黑子在緯度帶中出現的頻率、位置和強度也會隨著時間改變。大約每11年，太陽黑子出現的數量會從接近0增加到100以上，然後再次下降到接近0並開始一個新的週期。太陽黑子這樣的活動規律被成為太陽黑子週期。自1700年以來，太陽黑子週期的長度在9到14年之間變化。在一個週期初始，太陽黑子形成於太陽的中緯度地區，但隨著週期的推進，太陽黑子會在更接近於赤道的位置出現。

根據天文學家莫蘇米·迪克帕蒂和他的同事最近建立的模型，太陽黑子週期的發生是由於太陽內部存在某種對高溫、電離的氣體，即等離子體的搬運機制造成的。這種搬運機制將等離子體在太陽赤道和兩極之間以若干年為週期往復搬運。當太陽黑子週期早期的黑子強度減弱時，它們會在下方移動的等離子流中留下它們的磁性特徵，這些磁性特徵會被等離子流攜帶到太陽兩極，而後進入太陽內部。太陽內部的磁場會受到這些磁性特徵的干擾，同時這些磁性特徵在被等離子流再次帶到太陽赤道表面之前會被加強。之後，這些等離子流會製造出新的，強度更大的太陽黑子。

太陽黑子週期在時間上並不對稱，在週期開始，太陽黑子的活動會快速增強，之後較平穩地減弱。太陽黑子週期中黑子活動最強的時期被稱為太陽活動極大期（或極大期）。同時，太陽活動最微弱，幾乎觀察不到太陽黑子的時期被稱為太陽活動極小期。極小期通常會持續數年，但有時也會持續更長的時期。例如在1650到1710的60年期間都幾乎沒有太陽黑子的活動，這一時期被以觀察到它的天文學家的名字命名為蒙德極小期。

（雖然天文學家對其他一些恆星會偶然進入這樣長的休眠期已經建立了理論模型，但太陽的蒙德極小期的出現原因仍是個迷。）蒙德對太陽活動強度與時間的關係繪製了圖表，在圖表上，太陽活動的強度的曲線看起來像蝴蝶的輪廓，太陽黑子的週期曲線看起來像蝴蝶的翅膀。科學家仍在致力於預測太陽黑子活動的方法，使我們能夠更好地應對它們可能對地球上的電網和通訊系統造成的影響。

下一部分，我們將會討論太陽黑子對地球的影響。

太陽黑子對地球的影響

太陽黑子的活動關聯著其它的太陽現象如耀斑和日冕物質拋射（CME）。太陽耀斑是太陽突然釋放出的能量，而CME則會向空間中拋射熾熱的等離子。發生CME的具體原因尚不清楚，但太陽黑子的群組越大，這類太陽氣象的強度通常也會越大。耀斑和CME會射出大量的能量以及帶電粒子並高速地衝擊地球大氣，這將造成磁暴並干擾無線電和無線電話通訊，同時也可能癱瘓及破壞電力電網。例如1989年的太陽活動極大期間，太陽釋放的能量造成的電路浪湧破壞了魁北克水電系統的部分變壓器，造成加拿大和美國東北超過6百萬人斷電9小時以上。有時，太陽活動也會幫助增強無線電傳輸，因為它的輻射使得大氣層能更好地向地面反射更高頻率的無線電。

由太陽活動帶來的輻射理論上對太空行走的航天員和在高空飛行的機組和乘客的健康是有威害的，但目前為止還沒有證據證明任何人由於暴露在這類輻射中致病。

太陽氣象對地球氣候的影響是否有聯絡尚不明確，有太多的因素在同時影響著地球的氣候—從火山爆發到人類排放的溫室氣體。在17到18世紀之間的蒙德極小期，太陽黑子幾乎沒有活動過，歐洲和北美也遭遇了低溫和極端寒冬。然而，雖然科學家們認為這期間太陽紫外線輻射的減弱可能造成了地球氣候的變化，他們還無法完全確定這兩個現象是否有關聯。

UFO和超自然現象追隨者也報告過太陽黑子活動與未知現象的聯絡，但這些報告可能更加受到他們對超自然現象信仰的影響。

接下來，我們將探究天文學家是如何研究太陽黑子並對其建立理論學說的。

如何觀測太陽黑子

太陽黑子的觀測史

古中國的天文學家早在數千年前就觀察到了太陽黑子。公元前12世紀的《易經》中記載了‘日中現魅’，即太陽中出現了星星。最早的太陽黑子記載出現在公元前28世紀，其描述為‘黃色的太陽在升起時，中央有一塊硬幣一樣大的黑色氣團’。在地球的另一端，在西班牙人在16世紀入侵以前統治墨西哥的印第安人也曾對太陽進行了大量的觀測。如之前提到的，它們信仰中的太陽神有一張長有斑的臉。

在歐洲，人們則較難接受太陽黑子的存在。這是由於包括天主教會在內的所有人接受了希臘哲學家亞里士多德的觀點即天堂是完美且不變的。因此，當公元807年一個巨大的太陽黑子出現並持續了8天時，他們認為這是由於水星從太陽前經過造成的。

圖解：重建的11，000年太陽黑子

然而，天文望遠鏡在17世紀被髮明後，義大利天文學家伽利略和他人都清晰觀測到了太陽上的黑斑。天主教神父和天文學家的CristophScheiner嘗試著給出了一個與教堂教義不衝突的解釋；他認為這些黑斑是由尚未發現的近日行星經過太陽前所造成的，這些行星距離太陽非常近，使得它們只有此時才能被觀測到。即使CristophScheiner給出了不同的意見，伽利略對太陽黑子的活動仍然進行了長期的詳細研究，並正確地指出黑子是太陽自身的一部分。到18世紀中葉，天文學家對太陽黑子的觀測和記錄已經日常化。

當科學家記錄了越來越多的資料，他們注意到太陽黑子的變化呈現一定的規律。1843年，天文學家施瓦貝第一次描述了11年的太陽黑子週期。

從那時起，科學家們使用一系列工具來研究太陽黑子背後的原理—包括巨大的，特殊冷卻以保護鏡面不被陽光加熱而變形的太陽望遠鏡。天文學家喬治·埃勒裡·海耳發現了太陽黑子的磁性現象並使用該現象證明了太陽內部存在由巨大的磁場。最近，天文學家發現了恆星黑子—其他恆星上的黑子。HD12545這個巨大的恆星擁有比太陽上最大的黑子大10，000倍的黑子。

參考資料

1。WJ百科全書

2。天文學名詞

3。PATRICKJ。KIGER-science

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