从地球上看，太阳显得稳定而令人欣慰，白天在我们蓝色的天空中亮度几乎恒定。然而，近距离观察，它则动荡得多，点缀着太阳黑子，并翻腾着太阳耀斑。
太阳活动以相当可预测的11年周期变化，这意味着在特定间隔会有更多的太阳黑子和耀斑。但是，周期之间也存在波动——有些时期更强烈，而另一些时期，例如17世纪末持续了三十年的蒙德极小期，几乎完全没有太阳黑子。天文学家多年来一直在努力确定这些现象的确切物理学原理，尽管他们已经找到了一些线索：太阳的磁场。
去年在《皇家天文学会月报》杂志上发表，并最近在国际天文学联合会的一个专题讨论会上提出的新研究，模拟了恒星的自转如何导致不同类型的太阳周期。他们解释说，自转会影响恒星的磁场，而磁场源于恒星核心内部流动的炽热等离子体，从而造成我们太阳之外的附近恒星之间出现的差异。事实证明，我们太阳经历的所谓的“大极小期”——例如很久以前的蒙德极小期——在所有恒星之间可能并不均匀。
“年轻的恒星，快速旋转，充满能量，就像孩子一样：活泼，不可预测，充满活力……年老的恒星，缓慢旋转，让人想起老人：以一种更从容的步调移动，体现出一种更平静的存在。”
过去50年的观测都指向一个趋势：更活跃的恒星倾向于旋转得更快。新的模拟为这一趋势提供了物理学解释，并且“证实了人们怀疑的快速旋转与更活跃的恒星周期之间的联系，”未参与该出版物的美国国家太阳天文台的天文学家Ryan French说。
新发布的模拟利用流体动力学原理来模仿恒星内炽热等离子体的旋转和流动。这种流动的等离子体产生了恒星的磁场，称为磁发电机。研究人员对不同旋转速度的类太阳恒星进行了模拟，旋转速度从慢（30天完成一次公转），到与我们的太阳相似（约25天），再到非常快（1天）。他们发现，恒星旋转得越快，其磁场就越强，越混乱。这导致太阳周期更不可预测，并且像蒙德极小期那样的不活跃期更少。
“年轻的恒星，快速旋转，充满能量，就像孩子一样：活泼，不可预测，充满活力。这些恒星的磁场强大而混乱，反映了孩子们无穷的精力和有时反复无常的行为，”主要作者Vindya Vashishth和她在印度理工学院的同事Anu Sreedevi写道。“年老的恒星，缓慢旋转，让人想起老人：以一种更从容的步调移动，体现出一种更平静的存在。它们的磁场较弱，活动周期平稳且可预测，偶尔会出现大极小期。随着恒星年龄的增长，这些大极小期会变得更加频繁，就像老年人可能有更频繁的休息或安静期一样，”他们补充道。
根据他们的模型，恒星需要以慢于每十天一次的速度旋转，才能出现像太阳那样的大极小期——他们称之为“恒星的休眠期”。他们也有充分的理由对他们的结果充满信心。我们有观测证据表明，在过去11,000年中，太阳经历了约27次大极小期，而他们的研究在跨越太阳11,000年历史的模拟中发现了类似的事件频率。
我们现在的太阳发生了什么？
一些天文学家甚至认为我们的太阳可能正处于大极小期，或者至少刚刚从中走出来。“最后一个太阳周期是否是蒙德极小期，这一点仍有争议，”伯克利大学（Berkeley）的太阳科学家Jia Huang说，他未参与这项新工作。“这篇论文为理解太阳自转与大极小期发生之间的关系提供了一个新的视角，因此，理解大极小期为何以及如何发生，是及时且富有洞察力的。”
上一个太阳周期——第24太阳周期——从2008年12月持续到2019年12月，特别弱，这意味着太阳表面没有那么多太阳黑子、耀斑或其他活动。缺乏太阳活动实际上对人类有利，因为大的太阳风暴或日冕物质抛射（CME）会对我们的电网和卫星产生有害影响。另一方面，太阳长时间的平静可能会使地球成为一个不太宜居的地方；蒙德极小期似乎与小冰期同时发生，但因果关系尚未得到证实。
我们太阳的太阳活动接下来会怎样？
我们现在正处于第25太阳周期，该周期始于2019年12月，将持续到2030年左右。太阳科学家们开始感到兴奋，因为这个特定周期的峰值将在未来两年内到来。“随着我们接近太阳周期的极大期，我们对我们本地恒星的活动将比以往任何时候都更加关注，”French补充道。“多年前，人们对第25太阳周期的发展做出了预测，我们终于接近揭示真相了。”
美国国家海洋和大气管理局的科学家声称，第25周期将相当温和，但也将最终打破太阳活动减弱的趋势，避免出现真正模仿蒙德极小期的情况。他们还预测，第25周期的极大期可能会带来一些激动人心的时刻，包括2024年将发生的“有影响力的空间天气事件”，以及可能出现的异常明亮的极光。这并不是太阳在聚光灯下时间的全部——2024年4月，太阳活动将全面展开，届时将发生日全食，北美地区的观众将有机会欣赏到壮丽的太阳日冕。这是该大陆在2045年之前预计的最后一次此类事件，所以不要错过！
