新华日报记者 张宣 叶真
2019年以来，太阳活动日益频繁，到2025年更将迎来活动最高峰，太阳耀斑、日冕物质抛射可能会频繁发生。什么是太阳耀斑？什么是太阳黑子？会对地球产生哪些影响？人类应如何应对？《科技周刊》记者采访了中国科学院紫金山天文台专家。
图为专门研究太阳活动周期的国际专家Hathaway D.H. 对第25周太阳活动强度的预测(受访单位供图)
太阳正在活跃周期，2025年达高峰
距离我们约1.5亿公里的太阳，表面非常活跃。近期，如果你使用覆盖巴德膜的相机拍摄太阳，你会发现，明亮的太阳表面有5颗“痘痘”，它们就是被称为“12898” “12900”“12901” “12902”“12903”的太阳黑子。虽然看起来很小，但每一个的直径都超过地球。
“太阳黑子就是太阳上磁场聚集的地方，磁场较强，温度较周围的光球温度(大约6000摄氏度)低，所以观测时就是黑色的。”中国科学院紫金山天文台研究员苏杨介绍说，黑子(群)连同周围区域叫做活动区。
太阳虽然离我们很远，但是通过肉眼也可以看到黑子。早在中国古代，就有丰富详细的黑子记录，如公元前140年的《淮南子》一书中就有“日中有踆乌”的记述，这里的“踆乌”是指外形像鸟一样的太阳黑子(群)。现今世界公认的最早的太阳黑子观测记录，是记载在《汉书·五行志》中，“河平元年(公元前28年)……三月己未，日出黄，有黑气大如钱，居日中央。”将黑子出现的时间与位置都叙述得详细清楚。
“但是我们平时看不到黑子，是因为太阳光太强，不敢直视，但可以在太阳初升或落日时观测，古代观测太阳就是这个时间段。” 中国科学院紫金山天文台周团辉博士说，看到的黑子还要足够大，因为日地平均距离1亿5千万公里，只有大黑子(群)才能肉眼直接看到。他表示，现在如果想看清太阳黑子，一般用加减光装置的天文望远镜，但是切勿用眼睛去直接通过普通天文望远镜看太阳，必须加上巴德膜等减光装置。
而当太阳活动变得激烈时，便会“生气”，也就是产生太阳风暴。苏杨告诉记者，太阳风暴是太阳爆发以及爆发在行星际空间引发的一系列扰动的通称，其爆发包括耀斑、日冕物质抛射等短时间内大量能量释放的现象，爆发很多都发生在活动区周围，所以黑子数量或者面积被用做太阳活动强弱的一个标志。
当我们看到的黑子数量越多，耀斑爆发的几率就越大。耀斑就是太阳外层大气进行快速能量释放，会引起各种电磁波段的辐射大幅增强。“一般认为是活动区磁场的突变引起磁能释放，产生耀斑。”中国科学院紫金山天文台研究员封莉称，从形态来区分，耀斑一般分为双带耀斑和致密耀斑。双带耀斑往往有两条或多条亮带组成，这些亮带分别位于磁场中性线两侧；致密耀斑经常只有一个亮核。如果按照爆发规模来区分，耀斑可以从弱到强分为A、B、C、M和X五个级别，每个级别又可划分10个等级。
其实，太阳上的黑子，包括数量和形态是一直在变化的，有的时候多有的时候少，有的黑子寿命时间很长，甚至超过几个星期，有的则较短。有的单个出现，有的成群出现，有的大有的小。封莉表示，研究认为未来太阳黑子会越来越多，表示太阳逐渐进入活跃期，太阳爆发活动越来越多。
“太阳活动有个约11年的周期，目前我们处于太阳活动第25周的上升期，几年后将达到峰值附近。”苏杨补充道，每个活动周的强弱也不同，比如刚过去的24周是百年来最弱的一个。随着太阳活动增强，爆发和灾害性空间天气会越来越多。而根据专门研究太阳活动周期的国际专家Hathaway D.H.对第25周活动强度的预测，2025年太阳活动将达高峰。活跃期过后，太阳会再次进入较平静的时期，爆发的数目逐渐减少。但这不代表就没有强烈的太阳爆发了，有些大的爆发事件会发生在峰值转入平静的时期。
那么，太阳活动周期与近年来全球变暖是否存在联系？中国气象局地球系统数值预报中心研究员苏京志表示，太阳活动对地球气候系统有所影响是必然的，但这种影响在目前全球变暖的大背景上，就显得有些微不足道。苏京志指出，地球气候系统本身有着年代际变化，其变化周期并非是一个固定的10年周期，而太阳活动的平均周期却是11年。在某些时段，太阳活动和气候系统年代际变化二者的负位相会同时重叠，可能会造成气候变暖“趋缓”的错觉。
导航干扰、卫星失灵……太阳发飙威力猛
近期，由汤姆·汉克斯主演的电影《芬奇》在美国上映。剧中，太阳脾气大爆发，喷发太阳耀斑，导致地球臭氧层变得千疮百孔，动植物遭遇了灭顶之灾。事实真的如此吗？
苏杨解释说，太阳爆发是灾害性空间天气的源头，特别是耀斑会产生海量高能粒子，强电磁辐射，可以严重影响地磁活动和电离层，干扰现代社会的生产生活，如航空航天、太空行走、卫星安全、导航通信、电网设施等，对气候和天气可能也存在潜在的影响，有些卫星要提前关机或进入保护模式，极光也是因为太阳活动和地球磁场相互作用产生的。
回顾世界上第一个详细记录的黑子事件，其发生于公元前28年，记载于《汉书·五行志》。而第一个耀斑，即1859年的“卡林顿事件”是个很强烈的爆发，在白光上也有明显的增亮，从而被观测到。当时一位名叫卡林顿的天文爱好者在自家搭建了一座专门用来观察太阳的天文观测仪，并每天定时记录太阳黑子数目。1859年9月1日的清晨，卡林顿在观察太阳黑子的时候，发现在太阳的北侧突然出现了两道如同月牙般的亮光。
类似的事件后来也在不断上演，比如2003年11月4日爆发的耀斑是目前有详细记录以来的最强爆发。而在今年7月3日和10月28日，太阳分别喷发了X1.5级和X1.0级耀斑，引发了地磁暴，在地球上一些高纬度地区，甚至看到了极光。而7月的那次耀斑，中国空间站上还有“太空出差三人组”，当时，大家都非常担心，幸好平安无事。
在宇宙中，不仅仅有太阳风暴，还有诸多射线，地球是怎样保护人类免受这些致命因素的影响？封莉表示，地球的磁场和大气形成一个天然的保护，一旦失去地球磁场和大气层的保护，宇宙射线有可能破坏生物DNA，改变其基因；失去磁场保护的地球大气，可能会被太阳风和太阳活动慢慢剥离，导致地球不再适合生存。
主动自卫，第一颗太阳观测卫星将“上路”
虽然太阳爆发看起来很危险，但并不是所有的耀斑或日冕物质抛射，都会对地球产生影响。周团辉告诉记者，只有正对或发生在太阳西半球的太阳风暴有几率冲击地球，如果太阳风暴冲击地球，地球可以提前进行预警，采取措施最大限度降低损失。
周团辉介绍，目前，地面上和太空里都运行着很多望远镜，从可见光、射电等不同电磁波段对太阳进行观测。历史上已发射的和太阳相关的观测卫星约70颗。国际上不少国家都建立了空间天气中心，来预测太阳爆发及其影响。如果发生较大的太阳风暴，而且这个风暴可能冲击到地球，人类可以通过提前预警来避免损失，比如停止航空航天活动，卫星提前关机或进入保护模式，空间站的宇航员不出舱，甚至可能需要断开大规模闭合电路防止超强感应电流烧毁线路。
《科技周刊》记者了解到，中国科学院紫金山天文台长期研究太阳活动，目前在牵头研制先进天基太阳天文台(ASO-S)卫星，这是我国首颗太阳综合性观测卫星。“ASO-S是国内太阳物理界提出的空间项目，2017年底由中国科学院正式工程立项。紫台是卫星首席科学家单位，除了深度参与卫星的研制，还负责卫星的科学产出。”苏杨说，目前卫星处于正样研制阶段，预计2022年发射。其科学目标是“一磁两暴”，研究太阳磁场和耀斑、日冕物质抛射两类爆发现象的起源和本质关联。卫星搭载了三大科学载荷：全日面矢量磁像仪、莱曼阿尔法太阳望远镜和硬X射线成像仪。
太阳是一颗普通的恒星，是我们能够详细观测和研究的唯一样本，是我们了解宇宙里众多恒星的一个重要窗口。太阳物理学家一直在关注太阳上各种丰富的现象，研究其对地球和其他行星造成的影响。只有掌握了其本质规律，才能有合适的应对措施。
