见识见识太阳的“脾气”
汪景琇，太阳物理学家，中国科学院院士，现任中国科学院大学资深讲席教授、国家天文台研究员，从事太阳磁场和太阳活动研究40余年，在太阳磁场结构和演化、太阳活动机理等研究中取得重要原创性成果。2009年获国家自然科学奖二等奖，2012年获中国天文学会张钰哲奖。
对地球生命而言，太阳不仅是能量之源，偶尔还是有巨大的威胁。剧烈的核聚变反应在时刻进行，能量如惊涛骇浪般持续向外奔涌，在对流层内产生磁场，并在太阳大气形成日珥、耀斑、日冕等太阳爆发现象，不仅严重影响人类的太空活动，还有可能造成地球电力系统损坏、通信系统瘫痪等灾难性事件。因此，观测和研究太阳不仅具有重要的科学意义，还有巨大的应用价值。事实上，从20世纪60年代以来，国际上有数十颗太阳探测相关卫星发射升空，在这场“群雄逐日”的太阳探测热潮中，我国没有缺席。2021年和2022年，我国相继发射的“羲和号”“夸父一号”，开启了我国双星逐日的空间探日活动。
目前全球有哪些重要的探日装备
为了摸清太阳的脾气，人类通过各种方式对其进行观测。除了设置在地面的太阳望远镜，在航天技术的加持下，数十颗太阳观测卫星也被发射升空，一个天地协同的太阳联测体系逐渐成型。全球有哪些重要的探日装备呢?目前有三个前所未有的重大设备先后投入工作。第一个是触摸太阳的太阳帕克探针，它会把一个探测器放到太阳大气内，在离太阳表面只有九个太阳半径的地方，近距离探测太阳风的来源、日冕加热的物理机制和太阳磁场的性质等复杂过程;第二个是太阳轨道器——SolarOrbiter，它最大能以30多度的倾角掠过太阳的极区，并且能够窥视太阳极区的物理图像;第三个是4米量级的叫作DKIST的太阳望远镜，它是目前世界上最大口径的太阳望远镜。
这里着重讲一讲太阳帕克探针。太阳帕克探针要进入到太阳大气中相当于九个太阳半径的地方，穿过高温的日冕层进入日冕里面，解密太阳风和日冕加热之谜。在太阳帕克探针出现之前，没有任何探测器真正接近过太阳。太阳帕克探针面临的最大挑战，就是要穿越超高温的日冕层，抵御日冕层中高能粒子的轰击。为此，科学家们为太阳帕克探针穿上了一件黑科技防热盾，外面白色的陶瓷涂层可以反射绝大部分来自太阳的热量，盾牌里面是两层碳—碳复合材料夹着约11厘米厚的碳泡沫，不仅以极轻的重量实现了高度耐热，还可以在高温环境里保护精密仪器的正常工作。
目前，“羲和号”和“夸父一号”先后发射升空，实现了双星逐日。“羲和号”专门观测太阳光球层和色球层。“夸父一号”的硬X射线成像观测非常成功，在国际上处于领先位置，对太阳磁场的观测也已达到国际先进水平。
2024年会不会迎来一场太阳观测的盛宴
国际上公认最早记录太阳黑子的是我国汉代。公元前28年，《汉书·五行志》中记载：“日出黄，有黑气大如钱，居日中央。”但直到20世纪20年代，中国才开始用仪器对太阳黑子的观测，就是天文学家高平子在青岛观象台对太阳黑子的观测。
太阳黑子到底是什么?太阳黑子是太阳表面强磁场所在的区域，与周边光球比表现为暗黑斑点。一个中小规模的黑子和地球大小差不多。太阳表面温度高达5800度，而太阳黑子中心只有4300度左右，然而在这里却能看到高达80万度的高温抛射现象。直到现在，关于黑子的内部结构和相关物理过程，仍然存在大量未解之谜。
美国天文学家乔治·埃勒里·海耳是第一个发现黑子磁场的人，1908年，他基于塞曼效应，用物理学的方法第一次诊断了太阳黑子的本质，证明太阳黑子的本质就是强磁场。他还发现了太阳的22年磁周期现象。
太阳黑子本质上是太阳强磁场，而且太阳磁场又有自己的三维结构，所以在这个意义上，太阳黑子是包含复杂物理过程的三维的一个物理实体。黑子之外，充满了小尺度磁结构、磁活动现象。我们观测到的太阳表面小尺度磁场，它尺度非常小，最小的磁场结构只有百公里左右。太阳有非常复杂的磁活动现象，太阳磁场又使得太阳结构变得缤纷复杂，甚至产生非常美丽的现象，比如日珥。
太阳活动以11年为周期，第25个太阳活动周期开始于2020年，将持续到2031年左右。这一周期内的峰值预计将出现在2024年到2025年，那时太阳爆发现象也最频繁。2024年会不会迎来一场太阳观测的盛宴?
太阳长期的变化如何影响天气、气候，是一个非常值得探讨的问题。我们对太阳活动进行了统计，根据黑子数和耀斑数显示，目前正好是在25太阳周的上升段，上升的情况跟24周有点接近，这可能预示着25太阳周不会是太强的一个太阳周，很可能跟24周接近，应该是比24周略强的一个偏弱的太阳周。磁场统计也显示，25周的磁场跟21、22、23太阳周相比，还是处于比较弱的状态。同时结合太阳总辐射的变化、宇宙线数量的多少，从更长的周期上来看，25太阳周或24太阳周，跟100年前的太阳活动周的状况有点类似。
