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太阳在2024年5月的多个活动区图像。资料来源NASA可视化工作室

空间天气是一个引人入胜的研究领域，但人类对其仍有许多未知之处。其主要组成部分之一是太阳的活动区（ARs）。这些巨大的磁场聚集区域广泛分布于太阳光球层，是太阳耀斑和日冕物质抛射（CMEs）的主要源头。它们可以是结构简单的磁通量偶极对，也可能是规模庞大、磁场结构极为复杂的磁结区，在数周时间内持续孕育强烈的太阳风暴，最终逐渐消散。然而，追踪其中寿命最长的活动区一直困扰着太阳物理学家。近期，艾米丽梅森与卡拉克尼泽夫斯基在《天体物理学杂志》上发表的一篇论文，既深入探讨了这一追踪难题，也揭示了太阳中最持久活动区的一些有趣特征。

为理解太阳活动区（AR）的追踪问题，我们需要了解当前所采用的系统。自1972年起，美国国家海洋和大气管理局（NOAA）为每个穿越太阳表面的太阳黑子群分配一个连续的五位编号。但太阳存在自转，且其自转方式不同于地球：由于太阳由等离子体构成，其赤道区域的自转速度比两极区域更快，这种现象称为卡林顿自转。

天文学家多年来一直了解这一现象，同时也知道某些活动区具有足够的稳定性，能够从太阳西侧边缘消失，穿越太阳背面，并在数周后重新出现在东侧边缘。在活动区穿越太阳背面期间，可通过一系列极紫外图像和日震学远端探测数据对其进行追踪，以确保持续监测的是同一活动区。

弗雷泽谈到卡林顿事件——有记录以来最强烈的太阳风暴。

这些长寿命活动区具有一些有趣的特点，它们是普通活动区的长寿命对应体。其出现频率与太阳活动周同步变化，与其短寿命对应体一致。但它们在物理尺度上更大，且磁通量更为集中。然而，依据威尔逊山分类方案（该方案基于太阳黑子的磁图进行判定），它们在磁结构复杂性方面的分布与普通活动区大致相当。

尽管具有相同的复杂度，长寿命活动区（LLARs）比传统活动区更具爆发性。它们产生C级耀斑的可能性是传统活动区的四倍，产生M级耀斑的可能性是五倍，而产生X级耀斑（强度最高的一类）的可能性则高达六倍。据研究者指出，LLARs之所以能释放如此多的耀斑，可能是因为其源自太阳表面更深层、磁场更强的磁通区域。这一特性也可能解释其异常长久的寿命，但目前该观点仍属理论假说，尚需观测数据进一步验证。

弗雷泽谈到了太阳风暴可能带来的严重后果。

本研究的部分数据最初计划通过Zooniverse平台上的公民科学项目太阳活动区观测者进行分类。该项目旨在检验非专业志愿者能否准确追踪活动区的演化过程，但任务对普通公众而言过于复杂。志愿者需在未经培训的情况下解读磁图、极紫外图像及日冕环结构，而实际追踪活动区的准确率仅为64%，因此其结果未被纳入最终分析。不过，正如作者所指出的，该项目在科普推广方面取得了显著成效。

归根结底，我们对LLAR仍有许多不了解之处。如今我们知道，它们属于一种常见太阳现象中相对较小但极具爆发性的子集。若能重新设计方法以实现对其数量统计与追踪，将为相关研究带来潜在益处，但这需要大幅增加计算资源和美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的投入。然而，在当前ZF预算受限的情况下，此类投入很可能难以实现。如果我们希望真正提升空间天气的预测能力，而不仅仅停留在监测层面，就需要建立一套优于现有方式的新系统——目前研究人员仍需手动关联数据，以追踪最具破坏性的风暴事件。

NASA——志愿者发现太阳耀斑发生率异常偏高

E.I.芒森与K.L.尼泽夫斯基——跨多个卡灵顿自转周期观测的长寿命活动区统计综述

犹他大学——从旧数据中发现新的太阳活动关联

观测太阳心智，提前数周预见其爆发

相关知识

耀斑是太阳表面突然爆发的强烈能量释放现象，通常发生在太阳黑子附近，伴随着大量电磁辐射和带电粒子的喷射。它会短暂增强太阳的亮度，并可能影响地球的电离层，导致无线电通信中断或引发地磁暴。耀斑是太阳活动的重要表现之一，对空间天气有显著影响。

BY: Andy Tomaswick

FY: AI

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