危机将至？太阳磁极将在两年内反转

但这或许倒是件好事。

太阳磁场。NASA

科学家预测，太阳磁极将在两年内反转。不过虽然磁极反转让人联想到灾难，太阳磁极的反转其实是个定期发生的正常现象。

上一次太阳磁极反转发生在2013年末，距离现在刚好11年一个太阳活动周期。太阳磁极反转标志着太阳活动极大期到达中点。从这时起，太阳活动开始减弱，逐渐进入极小期。

实际上，除了11年一次的太阳活动周期，太阳还有22年一次的海尔周期（Hale Cycle），指的就是太阳磁极反转并复原的周期。

太阳有两类磁场，一类叫普遍磁场，另一类是活动区磁场。这里说的太阳磁场，指的是太阳的普遍磁场。

在太阳活动极小期，太阳磁场与地球磁场的形态相似，都有南北两个对称的磁极。但随着太阳的逐渐活跃，太阳的磁场会变得越来越混沌复杂，南北磁极对称分布的特点会越来越模糊。

据预测，这一次太阳磁极的反转可能会在2024年末至2026年之间发生。磁极反转后，太阳的南磁极将出现在太阳的北极附近，北磁极将出现在南极附近。这样的指向与今天的地球磁场指向是一样的。今天地球南北磁极也分别位于地球的地理北极和地理南极附近。

太阳磁极的反转，看起来与太阳黑子的活动有关。黑子不但能够诱发多种太阳活动，如耀斑和日冕物质抛射；还会产生极为复杂的活动区磁场，并最终触发太阳普遍磁场的反转。

极大期时的太阳和极小期时的太阳。极大期时太阳表面黑子数量很多，而极小期时黑子很少甚至没有。Future

当黑子大部分集中在太阳赤道附近时，太阳普遍磁场的形态通常是偶极对称的；但随着黑子聚集区越来越靠近两极，太阳磁场的形态就会越来越趋向于复杂混沌。当这种混沌达到一定程度后，随之而来的就是磁极的反转。

太阳磁极的反转并不是在瞬间完成的，而是一个渐变的过程。它会先从偶极磁场转化为一个复杂的非偶极磁场，然后再还原为一个极性相反的偶极磁场。这和地球磁场的反转方式不同。地球磁场反转需要几百上千年，而太阳磁极的反转在几年内就可以完成。

导致太阳磁极反转的深层原因依然是谜。与太阳磁场反转的许多问题至今仍得不到解释。

与太阳磁极反转密切关联的，是太阳活动强度的变化。随着太阳磁场的形态越来越复杂，太阳活动的极大期也伴随而至。但除此之外，太阳磁极的反转通常并不会带来灾难。在某些方面，太阳磁极的反转甚至还有好处。

比如太阳磁极反转会导致太阳日光层电流片（heliospheric current sheet ）起伏波动。而这能够使其更有效地抵御宇宙射线对地球的侵袭。宇宙射线是来自深空的高能粒子。这些以近光速飞行的粒子，会给航天器和宇航员带来伤害。

太阳日光层电流片示意图。太阳磁极反转时，电流片会起伏波动。NASA

科学家还发现，太阳磁极反转过程的长短，对太阳周期的活跃程度可能有一定影响。假如它在几年内就能够完成反转，恢复到偶极状态，那么下一个太阳周期可能会比较活跃；而假如持续时间较长，那么下一个太阳周期可能会比较平静。

参考
The sun's magnetic field is about to flip. Here's what to expect.
https://www.space.com/sun-magnetic-field-flip-solar-maximum-2024