科学家：太阳出现巨型黑子，和地球一样大！太阳究竟发生了什么？
2022年3月2日，英国《每日邮报》报道称，位于夏威夷毛伊岛的太阳望远镜发布了最新太阳观测的照片，一个地球大小的黑子赫然出现在太阳上！
DKIST（Daniel K. Inouye Solar Telescope）是夏威夷毛伊岛哈雷阿卡拉天文台研究太阳的望远镜，口径为4米，是全球最大的太阳望远镜。
这台望远镜的结构是离轴反射式，与常见的望远镜光学结构有些不一样，这样布置的好处是没有浪费的口径，比如折射式无法自制造大口径，而反射式因为要在光路上设置反射镜遮挡主镜，浪费很大的口径，因此离轴式反射镜就应运而生。
另外这台望远镜还配备自适应光学结构，可以对观测图像进行实时修正，提高了成像品质，2022年2月23日开始了其首次科学观测，此后一批观测资料被公布，此次发布的太阳上出现的巨型黑子就是这台DKIST望远镜的最新观测成果。
比地球还大的黑子，究竟是个什么概念？
国家太阳天文台首席研究员Tetsu Anan博士是这项研究的领导者，研究团队的发言人称：
“太阳黑子的黑暗部分（称为本影）的直径与地球的直径大致相同。”
该团队正在研究“驱动太阳色球层中的喷流的磁重联相关的电场”，太阳黑子不过是这项研究的“副产品”，磁重联是太阳磁场突然和能量重新配置的机制，导致从太阳大气中喷射出等离子体射流，这一过程早已被理论化，但尚未得到证实。
地球的直径约为1.27万千米，和地球直径相当，这个级别真是够大！不过对于太阳接近140万千米的直径来说，这1万多千米的黑子犹如一个芝麻粒。
太阳表面温度高达5700K，黑子是怎么出现的？
太阳黑子的最早记录见于公元前1100年的中国《易经》，不过对黑子进行科学研究和记录，还是要到伽利略时代。
如果用日珥镜观测过太阳的朋友，一定会感叹标准的黑子和“菊花”非常相似，中央本应“一团漆黑”，而在周围则有丝状放射，中间的称之为本影，周围的则是半影。
尽管看上去就像太阳表面的黑斑，但黑子温度依然高达3500K以上，这个温度堪比地球上最耀眼的闪电与电焊的弧光，但由于比周围5500K的温度更低，当临近黄昏受到厚厚大气层遮挡减光时就让各位肉眼可见了（切不可用望远镜直接观测太阳，必须要用太阳膜减光或者用日珥镜）。
黑子的成因
太阳是一个等离子火球，由氢核聚变提供能量，但由内而外的结构却让人着迷，太阳核心约1/4R（半径）的范围内，大约30万千米的范围内才是核聚变区域，提供了整个太阳发出的能量，但从内部传送到太阳外部却会经过多个区域。
首先是辐射层，太阳的能量在这里向外传输效率是不高的，一个光子要从核心区域爬到辐射层外，至少也需要十万年，辐射层以外就是对流层，这个大家都明白，受热上升，遇冷下降，辐射层传出来的能量会在对流层下外传输。
因此太阳上会留下一个个对流胞形成的“米粒组织”，米粒的上升部分位于等离子体较热的中心，米粒的外缘是较冷的等离子体下沉，这也是各位购买了日珥镜想要观测对象之一，米粒组织的直径约在1500公里左右，太阳表面约有400万颗。
当这些上升的对流受到抑制时在表面就会形成温度比较低的区域，原因则是周围的磁场较强，抑制了区域带电粒子的对流活动，从而导致这片区域无法获得来自辐射层的能量，因此温度比较周围要低一些，在地球上看来就形成了所谓的黑子。
太阳黑子温度比较低，会减少辐射的能量，是这样吗？这样考虑似乎是没有问题的，但前文说明了，太阳上强大的磁场在突出区域影响对流形成了黑子，那么在发生黑子的区域就更容易发生活跃的日珥。
日珥是太阳上表面磁极不同（太阳磁场非常混乱）的区域以带电粒子连接形成拱门一样的壮观场景，但太阳上大部分时候都是宁静日珥，可达8000千米宽，50000千米高，可以存在数月之久。
但在黑子附近由于磁场变化剧烈，两个不同磁极连接形成的活跃日珥，会突出表面数百万公里，并且变化很快，有时候会突然爆发，并且很快就会断裂，将“拱门”中的千万吨甚至数亿吨物质抛入太空。
这些物质以150万千米~300万千米/小时的速度穿过太阳系内的空间，当它们击中地球时就会导致极其严重的太空天气事故。
太阳活动如何影响地球？
太阳向宇宙空间输出的不止光辐射，还有大量被加速到可以脱离太阳引力的带电粒子，太阳时时刻刻都在输送这种粒子，但太阳风暴不一样，输出的粒子会几何级数般突增，它会以如下两种典型的情况影响地球。
直接破坏
一种是高能粒子直接轰击卫星，这种情况正常也有，但一般都是被磁场屏蔽，被挡在了地球外围，或者被兜在了范艾伦带，但在太阳物质抛射事件时就会直接冲击在卫星。
高能带电粒子穿透屏蔽层，直接撞击在CPU或者其他芯片上，造成卫星误动作，甚至复位重启，更严重的就是击穿报废，因此卫星对于这种高能粒子真是敬而远之。
比如2016年3月26日日本瞳卫星诡异失控，据日本专家分析就是高能粒子击穿了姿态控制系统造成高速旋转解体，这颗卫星曾是日本给予厚望的X射线研究卫星，发射才一个多月就已经有了大量的观测资料，结果就此损毁。
间接破坏1
一种是这些粒子轰击高层大气分子，会让地球大气层“突然膨胀”，从而让原本在稀薄大气分子高度运行的卫星阻力突然增加，导致异常减速，从而会额外增加轨道调整能力。
最近并且最惨烈的案例就是2022年2月3日猎鹰9号向近地轨道发射的49颗StarLink卫星，其中40颗因为阻力比此前预估增加50%而坠毁。
当时这批卫星进入了的是近地点210千米，远地点为339千米，倾角为53.2°，目的是检查正常后这些卫星就将调整为340千米的大致圆形轨道，不正常就控制其坠毁，结果1月30日的一次CME（Coronal Mass Ejections：日冕物质抛射事件，M1级），在3日左右到达地球，导致大气层膨胀。
星链卫星遭遇了大气阻力远超预期，而且因为太阳能电池无法对准太阳开启离子发动机（阻力更大），星载电池坚持不了多久，结果40颗坠毁，直接损失估计超过6000万美元，马斯克脸都黑了。
间接破坏2
其实这个影响应该排在第二位，因为天文数字的带电粒子冲进地球磁场范围，会导致地球磁场扭曲变形，带电粒子才能突破到稀薄大气层附近。
同时这个变化的磁场却是地球上大型输电线路与通信线路的最害怕的因素之一，因为这个变化的磁场会在数千公里长的输电线路上感应出强大的电流，并且其变化缓慢，和直流电差不多，导致变压器铁芯过热过载烧毁，从而大规模影响输电线路。
1989年的魁北克大停电就是其受害者，这是1989年3月9日发生的日冕物质抛射导致的结果。3.5天后的1989年3月13日2:44到达地球，此后磁暴发生，除了停电影响外，当时GOES气象卫星的通信中断，导致天气图传输丢失，NASA的TDRS-1通讯卫星记录到250个异常等等。
大名鼎鼎的卡林顿事件就不用说了，这次是人类有记录以来规模最大的日冕物质抛射事件，当时大量电报线路烧毁，加勒比海地区的看到极光（正常只会在南北极高纬度地区才能看到），要是发生在现代，据说其影响能让全球经济倒退10年。
除了日珥外，还有耀斑
耀斑是在太阳的盘面或边缘观测到的突发闪光现象，它会释放出高达6 × 10^25焦耳的巨大能量，它经常发生于黑子周围，是一种剧烈能量释放的过程，但对于耀斑的产生原因却知之甚少。
耀斑发生时不一定会发生日冕物质抛射，不过历史上最大的几次日冕物质抛射基本都是耀斑活动引起的，其通过一种叫做磁重联的机制快速转换为等离子体的热能、动能以及辐射能，并产生大量高能粒子。
比如卡林顿事件之前观测到了耀斑，2005年1月20日的太阳耀斑爆发后，在国际空间站工作的宇航员们不得不转移到防护性能较好的舱室中，来躲避高能粒子的辐射。
延伸阅读：耀斑活动的级别
耀斑软X射线辐射量峰值来划分其级别，由弱到强可分为A、B、C、M和X级。相邻两个耀斑级别的能量相差10倍。一次M3.5级耀斑爆发意味着该耀斑的软X射线峰值通量为3.5×10-5瓦特/平方米。
对于A、B、C、M级耀斑来说，其字母后的数字不会超过10，而X级耀斑后的数字则可以为大于1的任意值，比如在2003年11月5日，GOSE卫星记录到了强度为X28级的耀斑，但事实上是因为GOSE卫星的在28级饱和了，据其它探测数据综合推算，这次耀斑活动将高达X45级别。（完）
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