太阳11年周期中新发现的一个转折点，可能使科学家能够比以往提前数年预测未来的太阳活动。在这个“关断”点上，最剧烈的空间天气骤然停止，剩余的太阳黑子数量为下一周期的强度提供了线索。初步预测表明，第26太阳活动周期强度可能适中，但预计约两年后才能得出更清晰的预报。
该方法关注太阳周期中新识别出的“关闭”阶段出现的太阳黑子数量。此时，太阳最剧烈的空间天气似乎突然结束。研究人员已经利用该方法对第26太阳周期进行了早期估算。
初步预测表明，第26周期强度可能适中，太阳黑子数约为100到120。这将使其与当前的第25太阳周期相当，或可能更弱。然而，研究人员在大约两年内无法做出更精确的预测，理论上结果仍有可能更强或更弱。
这些发现将于本周在伯明翰举行的皇家天文学会国家天文学会议上发表。
太阳的极端天气突然停止
华威大学物理学教授兼聚变、空间与天体物理学中心主任桑德拉·查普曼（Sandra Chapman）表示：“太阳并不是温和地入睡，然后再温和地醒来。
“相反，我们发现最极端的空间天气在每个太阳周期的特定点会相当突然地‘关闭’。通过识别该点，我们发现了一种新方法来预测下一个太阳周期可能有多活跃。”
查普曼教授预计，大约两年后对第26周期的预测将变得更加准确。届时，第25太阳周期应达到新识别出的“关闭”点，允许科学家将计算建立在直接观测而非预测的基础上。
太阳经历一个持续约11年的周期。在此期间，其磁场极性反转，而可见太阳黑子的数量先增加后减少。
太阳黑子是太阳表面高度活跃的磁性区域。它们可以产生强大的太阳耀斑和日冕物质抛射，将能量和带电粒子送入太空。这种空间天气会干扰地球上的卫星、通信、导航系统和电网。
天文学家追踪太阳黑子已有数百年历史，但每个太阳周期的表现都不尽相同。有些周期比其他周期更长或更短，其强度也可能差异很大。这些差异使得预测即将到来的周期强度变得困难。
新的太阳钟改进了预测
这项新技术建立在查普曼教授早期的“太阳钟”基础上，这是一个将太阳不规则周期置于标准化时钟上的系统。该项工作表明，极端空间天气并不会随着周期的结束而缓慢消失。相反，它在一个明确定义的阶段结束。
查普曼教授和她的同事发现，在该阶段可见的太阳黑子数量与下一个太阳周期期间达到的最高太阳黑子数密切相关。
这种关系创造了一种新方法，可以在未来周期达到峰值前大约六到七年估算其强度。现有的预测方法通常提供的提前预警时间较短，因为科学家必须等到太阳达到太阳极小期，即其周期中最平静的部分。
该技术还指出了一个特定阶段，预计负责下一个周期的磁场将在此时建立。研究人员希望这一时机将帮助他们更好地理解太阳发电机，即产生和维持太阳磁场的过程。
查普曼教授说：“我们距离当前第25太阳周期的‘关闭’点还有大约两年。目前，我们必须估算该点的位置，但一旦到达该点，我们就可以仅利用观测结果对第26太阳周期做出更精确的预测。
“这仍将给我们大约七年的预警时间，让我们了解该周期可能有多强。”
早期预测准确预判了第25周期
该方法此前表明，第25太阳周期将比许多早期预测的更为活跃。这种更强的活动有助于产生近年来所见到的引人注目的极光展示。
随着第25周期接近其“太阳极大期”（即活动最剧烈的时期），英国在2024年经历了几次历史性的太阳风暴。最引人注目的事件发生在5月10日至13日。
太阳极大期附近的一群巨大太阳黑子引发了20多年来影响地球的最强地磁暴。这些事件在英国各地产生了明亮且广泛的极光，北极光甚至南至德文郡和康沃尔郡都清晰可见。
2022年，查普曼教授获得了皇家天文学会的查普曼奖章。该奖项表彰了她在行星磁场行为以及这些磁场产生空间天气方式方面的开创性研究。
太阳风暴为何“关闭”
新识别出的“关闭”点也出现在活跃太阳黑子区域移动到太阳纬度约15度以下时。
在每个太阳周期期间，太阳黑子形成一种“蝴蝶图样”。它们首先出现在较高纬度，随着周期的推进，逐渐向太阳赤道移动。
太阳存在较差自转，意味着不同纬度以不同速度旋转。然而，在纬度约15度以下，这种旋转速度的差异变弱。这在太阳赤道周围形成了一个共转区域（太阳“急流”）。
查普曼教授认为，最强大的日冕物质抛射是由较差自转驱动的。当太阳各部分以不同速度旋转时，它们会扭曲新出现的磁场并积蓄能量。一旦活跃的太阳黑子区域移动到赤道15度以内，这种扭曲机制就会减弱，极端空间天气的主要驱动力就会“关闭”。
为了验证这一想法，查普曼教授检查了aa指数（地球上的地磁活动）中的27天（平均太阳自转）相关性，并将其与记录的空间天气事件进行了比较。
在“关闭”点之后，地磁暴变得不那么极端，并遵循27天的模式。这表明它们可能是由共转流而非日冕物质抛射产生的。