太阳黑子

太阳黑子是指太阳表面因低温而形成的黑暗区域。太阳黑子是太阳活动最明显的迹象。太阳黑子的最早记录出现在中国 ■书《周易》公元前800年。西方关于太阳黑子的记录是由古希腊学者狄奥弗拉斯图在公元前300年提出的。太阳黑子相对数的变化是太阳活动强弱的重要标志。

太阳黑子的平均面积大约是整个地球的大小。太阳黑子存在于太阳光球层表面，这里是磁场聚集的地方，与太阳周围表面的温度相比，温度比为 (5778 K) 大约低 2000 K。它的数量和位置每隔一段时间就会周期性地变化。近年来，各国对太阳黑子的观测和研究取得了很大进展。

地球通信系统中太阳黑子出现的周期、并使宇宙射线穿透内太阳系，改变地球上层大气成分的化学成分。

公元前800年春秋初期，《周易》年记录到太阳黑子：日中见斗”和“日中见沫”公元前四世纪中叶（战国时期）中国天文学家甘德发现并相信太阳黑子是太阳的一部分，并将它们命名为“日食”公元前165年，《玉海》年也记录了太阳黑子。然而，公认的是，太阳黑子是在公元前《汉书·五行志》年被记录的：和平元年…三月初二，日出黄，有金钱般大的黑气，住在天中。据统计，从汉和平元年到明末，中国记录太阳黑子超过100次。

西方文献中第一次明确提到太阳黑子是在公元前 3003356年左右，由古希腊学者狄奥弗拉斯图写的(Theophrastus)有人认为他是柏拉图和亚里士多德的学生。公元807年左右，爱因斯坦《查理曼的生平》年记录了太阳黑子：文中描述了公元807年3月17日，太阳中心上方出现了一个小黑点他们观察了8天，但是因为云层的原因，没有观察到小黑点的出现和消失他们认为这个明显的斑点是由水银引起的。1128年， 伍斯特的John  在他的《约翰的编年史》中也提到了太阳黑子，并绘制了第一张黑子图。1610年，英国天文学家托马斯·在望远镜的帮助下，哈里奥特通过笔记和草图详细描述了他对太阳黑子的观察。

1611年，大卫和约翰内斯·法布里修斯父子独立发现了太阳黑子。几个月后，约翰内斯堡·法布里丘斯 (Johannes   fabricius) 出版了一本名为《论太阳中观察到的黑子及其随太阳自转》的书。约翰内斯·在法布里修斯 他的记录被克里斯托弗掩盖了·萨吉纳 (克里斯托弗 Scheiner )和伽利略·加利莱伊 (Galile)出版物所掩盖。伽利略很可能与哈里奥特同时开始用望远镜观察太阳黑子。然而，伽利略 的记录没有直到1612年才开始。

19世纪初，威廉·赫歇尔（William   Herschel）他是最早将太阳黑子与地球的加热和冷却等同起来的人之一他在研究太阳行为和太阳结构的过程中，无意中发现了太阳黑子从 1795 到 18003356的相对缺失由此，他发现太阳黑子的消失与英国小麦价格高涨同时发生。几年后，像理查德这样的科学家·卡林顿 号(Richard   carrington)和约翰·亨利·坡音亭 (John Henry Poynting)在 1865 和 18843356中，我们试图找到小麦价格与太阳黑子的关系，但都以失败告终。现代分析表明，小麦价格和太阳黑子数量之间没有统计上的显著相关性。

太阳充满了非常强的磁场当太阳以不同的速度旋转时，赤道比两极旋转得快，这将产生“差异旋转” 。随着太阳的旋转，最终磁场会“突然”上升并突破表面。当这种情况发生时，太阳内部的气体会被磁场或“冻结”磁场的强度压倒了对流和重力，并将气体保持在适当的位置。当气体被冻结在磁场中时，对流会减慢或完全关闭，从而阻止能量从太阳内部更深处向表面的对流转移。如果在这个磁场下通过太阳传播的热量较少，太阳表面温度就低于周围环境，看起来就比周围环境暗，从而形成黑子。

大小

太阳黑子的平均面积大约是整个地球的大小。然而，太阳黑子的大小是不同的，它们的直径可能从 103356英里不等（16 公里）到 100，000 英里（16万 公里）不等。1947年，科学家发现了最大的太阳黑子群，面积约为地球表面积的18倍。

温度

太阳黑子区的温度相对低于太阳周围的温度。太阳黑子的温度范围为 30003356 ~ 40003356 K，比太阳周围表面的温度高 (5,778 K) 大约低 2000 K。

结构

太阳黑子最暗的区域（也是首先要观察的区域）称为本影。随着太阳黑子的成熟（变得更加强烈），在本影周围会形成一个不太暗的阴影、界限分明的纤维结构的外围区域称为半影。2014年，天文学家观测到太阳黑子的本影中存在一个很强的亮桥结构，亮桥结构上方有一个垂直振荡的亮结构，像一堵墙矗立在亮桥上，因此被命名为亮墙。明亮墙壁的平均高度是3.6兆米。整个明墙比周围都要亮整个亮墙在墙顶最亮，在SDO的很多极紫外波段都可以看到。亮壁顶部上下移动形成连续振荡，平均振幅和平均振荡速度分别为0.9兆米和15.4千米/秒，主振荡周期为3.9分钟。总之，成熟的黑子结构是由本影组成的、半影、亮桥、亮墙组成。

数量

太阳表面黑子群的数量一般用黑子的相对数量来衡量。太阳黑子相对数 (RSN) 也叫狼号、鲁道夫确定了国际太阳黑子数或苏黎世数·狼 (Rudolf Wolff  ) 年在瑞士苏黎世提出。太阳黑子相对数 (R)，基本上由组数（G）和点数（F）通过一个简单的公式计算：R = K (10 G   F)其中k是一个系数，取决于观测者所用望远镜的性能、观察地点的天气状况、观测者的经验和黑子群的分组方法。从1939年3月1日到2019年9月30日，日本三鹰天文台分别记录了北半球和南半球的日黑子相对数。他们对同一时间段不同来源的太阳黑子数做了相关分析，得出K系数为0.8862。兰卡威国家天文台（LNO）分析了20132015年太阳黑子的观测数据观测与每年第一季度最有利于观测的季节气候有关，在三个不同的观测者中进行，共观测592天，占三年的55.3%，k系数为0.8045。

磁场

黑子是太阳磁场的聚集区，太阳爆发活动的源头是黑子所在的活动区。太阳黑子成对出现，呈东西方向排列一组有正磁场或北磁场，而另一组有负磁场或南磁场。在黑子内部，本影磁场近乎垂直，而半影磁场相对倾斜。而本影中亮桥和半影中径向纤维的磁场与背景环境结构明显不同。根据观测和模拟数据，太阳黑子中磁场环境的突变会在磁场重联引起的亮桥附近产生亮度和喷流，在整个半影中也会产生微喷流。半影中的磁场结构比较复杂，由两个不同的磁力线系统组成，称为互锁梳状结构，使得半影的磁场强度下降相当快。太阳黑子的磁场大约比周围的光球强 10003356倍。

黑子往往成对出现，大黑子周围有小黑子，小黑子逐渐增多，形成复杂的黑子群，然后逐渐减少。太阳黑子从最少到最多再回到最少，周期大约11年。太阳黑子的平均寿命约为一天，少数大黑子可存在数月或一年以上。太阳黑子最少的一年称为太阳活动最少的一年；太阳活动最活跃的一年称为最活跃年。大约从1645 年到335617153356年，太阳经历了一段黑子活动接近于零的时期。  这个黑子极小期被称为蒙德极小期。1890年，英国天文学家蒙德每天连续观察太阳黑子，并绘制了太阳黑子的位置图太阳周期中的太阳表面他们形成的图案就像一只蝴蝶。之所以出现蝴蝶模式，是因为每个新周期的第一个黑子大多出现在太阳的中纬度区域，但随着太阳周期的进展，黑子在区域方向产生的最多（太阳）赤道移动。

太阳黑子除了11年的周期外，还有其他的周期。天文学家对1700年感兴趣-在2012年和1987年逐年-通过分析2012年每日太阳黑子数据，27.4天、11年、111.6年是全时域显著期，55年是局部时域显著期。

太阳黑子活动的强度会影响地表温度。太阳风活动的强度与太阳黑子有关太阳黑子越多，太阳风活动越强。太阳风活动的强度决定了宇宙射线的数量，进而影响云层的覆盖面积。云越多，地球接受的太阳辐射越少，温度越低。

当太阳黑子稀少时，太阳的风压减弱，这使得来自深空的宇宙射线能够穿透太阳系内部这种效应导致辐射增加。宇宙射线可能会改变地球的化学成分引发闪电和种子云。宇宙射线可以穿透飞机，长途商业航班的乘客在一次行程中受到的辐射和牙齿射线差不多，而飞行员受到国际辐射防护委员会的保护(ICRP)归类为职业辐射工作人员 。

平滑太阳黑子数会改变电离层介质的传输特性，从而影响高频通信频率。平滑太阳黑字的高值会干扰高频信号的传输。

2006年10月，中国江苏省天文学会对太阳黑子的观测发现，几乎没有黑子，说明太阳进入了暂时的低活动期。

2012年，由日本名古屋大学名誉教授洋介上田领导的研究小组报告了太阳的北半球、南半球太阳黑子数量的变化导致太阳南北两极磁极反转，周期约为11年。同年，美国宇航局观测到太阳表面巨大黑子的爆发这个超级太阳黑子的直径是60，000英里。这预示着将会出现非常剧烈的太空气候美国宇航局将这次太阳黑子爆发命名为“AR 1476”

2020年，中国国家天文台研究员李婷等人在云南澄江抚仙湖利用一米新型真空望远镜，观测到太阳黑子附近色球层明显的扇形喷流。同年，中国国家天文台的研究人员在特殊的磁场配置下发现了太阳黑子中的磁场重联过程。根据近距离观测太阳黑子的飞船，美国宇航局的研究人员分析，太阳耀斑不仅会影响国际空间站和飞船上的生命，还会影响地球上的生命。太阳黑子通常发生在太阳耀斑之前，因此监测太阳黑子非常重要。根据欧洲航天局的太阳和日光层观测卫星，美国科学家（SOHO）上的迈克尔逊－多普勒成像仪的数据首次绘制出了太阳黑子的详细图像，有助于研究太阳黑子产生和活动的机制。

2023年8月17日至20日，美国宇航局（NASA）的“毅力号”在探索火星上的Jezero陨石坑时，火星车观测到太阳表面有一个巨大的太阳黑子，它可能会继续增加，并在太阳表面移动。专家警告说，这个太阳黑子可能会释放出高能爆炸，导致地球 美国电网将瘫痪。