簡介
太陽活動周期太陽活動周期，是太陽黑子數及其他現象的準周期變化，大約11年為一個周期。伴隨著黑子群，將會有不同級別的日冕物質拋射(耀斑)現象。太陽黑子的11年基本周期（有時也稱為太陽活動周期）是施瓦貝於1843年宣布發現的。
太陽活動周期平均以11、22年為周期，在每個周期中，太陽黑子的磁極極性相反，而其他各種日面現象的變化也象黑子一樣有兩次高潮和兩次低潮。這些日面現象包括日珥、耀斑和磁效應等的頻數起伏，磁效應則包括極光和對地球上無線電干擾的增強。
太陽活動是太陽發射出的太陽輻射在總量上的變化。它們的組成有周期性的變化，主要是11年的太陽周期（或是太陽黑子周期），並且有非周期的波動。太陽活動對於地震、火山爆發、旱災、水災、人類心臟和神經系統的疾病，甚至交通事故都有關係。因此也形成了太陽活動預報這門學問。處於活動劇烈期的太陽（稱為“擾動太陽”)輻射出大量紫外線、x射線、粒子流和強射電波，因而往往引起地球上極光、磁暴和電離層擾動等現象。
根據預測，第24太陽活動周期從2008年12月開始，2013年左右至峰值，其後，太陽黑子將逐漸減少。
觀測要素
太陽黑子
太陽活動在太陽的光球層上發生的一種太陽活動，太陽活動的基本標誌。太陽黑子是太陽強烈的磁場活動抑制了對流的作用，因而使得於表面溫度相對較低、顏色較暗的區域。太陽黑子的活動已經使用沃夫數測量了300年之久，這個索引（也稱為蘇黎世數）使用黑子的數量和群組數量兩者補償在測量上的變化。
光斑
太陽光球邊緣出現的明亮組織，向外延伸到色球就是譜斑。光斑一般環繞著黑子，與黑子有密切的關係。
譜斑
太陽光球層上比周圍更明亮的斑狀組織。
太陽風
太陽風形成的帶電粒子流造成了地球上的極光。
耀斑
發出的強大的短波輻射，會造成地球電離層的急劇變化。對人類的影響很大。造成短波通訊中斷。
日珥
在日全食時，太陽的周圍鑲著一個紅色的環圈，上面跳動著鮮紅的火舌，這種火舌狀物體就叫做日珥。
變化
太陽周期是太陽行為上的循環變化，許多可能的模式曾被建立起來，但在觀測上只有11年和22年的周期是很清楚的被觀察到。
11年：最明顯的是黑子數量在大約11年的周期中逐漸增加和減少，也因為施瓦貝的觀測被稱為施瓦貝周期。巴布科模型以磁場的流出和捲入來解釋此一周期。當太陽黑子增加時太陽表面的活動也最活躍，然而光度由於明亮的斑點也增加而沒有改變(光斑)。
22年：海爾周期，因喬治·埃勒里·海耳得名。在每一個施瓦貝周期，太陽的磁場都會扭轉，因此磁極要兩次扭轉之後才會回到相同磁極的狀態。
87年（70-100年）：格萊斯堡周期，因沃爾夫岡·格萊斯堡而得名，被認為是施瓦貝11年周期的調幅。
210年：Suess周期。
2,300年：哈爾斯塔周期。
其他曾經被偵測到的模式：
在碳-14：105、131、232、385、504、805、2,241年(DamonandSonnett,1991)。
在約2億4千萬年前的前二疊紀時期，在卡斯提爾的礦物層顯示有2,500年的周期。
由於海洋對熱的惰性，使受到太陽變化影響的氣候敏感性產生更長周期的變化，並且減緩了變化的頻率。Scafetta和West(2005)發現氣候的敏感度是22年周期的1.5倍，而強制對應於11年的周期，並且熱惰性使得在氣候循環中的溫度變化大約滯後2.2年。
特徵
太陽活動從高峰至低谷周期平均為11年。太陽最活躍時（太陽活動峰），其表面出現太陽黑子，頻繁地產生噴發將大量的高溫電漿噴向四周。當電漿組成的太陽風抵達地球時，能夠影響電通信、供電網，導致衛星短路。
與此相反，太陽在最平靜期（太陽活動谷），人們很少觀察到太陽黑子和太陽噴發。不過，這種狀況對地球仍有較大的影響，只不過影響地球的不是太陽風。例如，太陽活動谷時，地球外大氣層縮小，對環繞地球飛行的太空垃圾的阻力減小；又如，太陽系中太陽風減弱時，宇宙空間的宇宙射線會更多地抵達地球。
通常太陽處於活動谷時，太陽表面無黑子的日子為300天。而在最近的太陽活動谷期間，出現了罕見的長時間無太陽黑子的現象：2008年至2010年間共有780天無太陽黑子，為1913年以來最長的時間。
研究歷史
太陽活動變化的最長久紀錄是太陽黑子的變化。太陽黑子的第一次紀錄大約是在西元前800年前的中國，最老的描繪紀錄約在西元1128年。
在1610年，天文學家開始用望遠鏡紀錄黑子和它們的運動，最初的研究聚焦於本質和行為。然而，黑子的物理性質直到20世紀能位被辨認，所以觀測還在持續中。
在17世紀和18世紀，由於黑子的數目偏低，使得研究受到了阻礙，而現在認為是太陽活動低潮被延長的一段期間，如同所知的蒙德極小期。
在19世紀之前，已經有足夠長的數值紀錄可以推斷黑子活動的周期性。
1843年，塞瑟爾·海因里希·施瓦布(1789–1875)發現了太陽活動周期。從1826年到1843年，施瓦布每天仔細觀察看太陽表面，記錄太陽上的黑子數，經過17年間的長期艱辛觀測，他整理了觀測資料，於1843年發表了一篇題為《1843年間的太陽觀測》的論文，文章指出：“太陽的年平均黑子數具有周期性的變化，變化的周期約十年”。
在1845年，普林斯敦大學的教授約瑟夫·亨利和史蒂芬·亞歷山大使用熱電堆觀測太陽，並且確認黑子的輻射比周圍地區的太陽表面為低；稍後又觀測到太陽的光斑發射出的輻射高於平均數值。
時任伯爾尼天文台台長的魯道夫·沃爾夫(1816–1893)，讀了施瓦布的論文後，開始用望遠鏡觀測太陽黑子。沃爾夫在蒐集整理太陽黑子數觀測資料的過程中，為使不同觀測台站以及不同人的太陽黑子觀測資料具有可比性，於1848年提出了太陽黑子相對數的概念。
到1852年他還發現地磁活動和極光與太陽活動有關。沃爾夫提出將太陽黑子數從一個極小到另一個極小之間的事件定為一個周期，並將1755年之1766年的周期定為第一個太陽活動周。根據連續的觀測記錄推算下來，2008是第24個太陽活動周。
大約在1900年，研究人員開始探索太陽活動和地球上天氣間的關聯性，特別值得注意的是查爾斯·格里利·阿布特的工作，因為他在史密松寧天文物理觀測所（SAO）領導觀察太陽輻射的變化。它的團隊必須從發明測量太陽輻射的儀器開始，之後，當他成為SAO的領導人時，他在智利的卡拉瑪建立太陽觀測站，以補威爾遜山天文台在數據資料上的不足。他在273個月的海耳周期中找出了27個諧波的周期，包括7、13、和39個月的模式。他通過城市各個月的天氣紀錄，像是溫度變化與降雨量與太陽活動匹配或反對太陽活動的趨勢，尋找天氣間的關聯性。隨著樹齡學的發展，像是沃爾多·S.·葛洛克等科學家注意到樹木的生長和現存紀錄上太陽活動周期之間的關聯性，並且以長達世紀的太陽常數變化，推論千年尺度的年代學也有相似的變化。
統計學上的研究顯示天氣和氣候與太陽活動的關聯是世紀性的，數據回推至1801年，當威廉·赫歇爾注意到麥子的價格和黑子紀錄之間有明顯的關聯性他們現在以來自表面的網路收集和氣象衛星觀察的數據作全球性高度密集的比對，以綜合或觀察研究太陽變異的作用如何通過地球氣候系統散布的詳細過程，並且/或強迫建立氣候模型。
形成原因
科學家揭開太陽活動谷延遲之謎天文學家對太陽黑子的活動從1755年開始標號統計，統計發現太陽黑子的平均活動周期為11.2年。黑子最少的年份為一個周期的開始年，稱作“太陽活動極小年”，黑子最多的年份則稱做“太陽黑子活動極大年”。
太陽處於活動周期的低谷時期時，太陽黑子和耀斑很少出現。在低谷期，天文學家曾觀察到了一個細小太陽黑子的出現，然後在數個小時之後便消失了。 太陽黑子周圍噴射出來的氣體有100萬度的高溫,較暗的地方溫度相對低一點,但也有20000度,從底部到頂部的高度約為7.5萬英里
天文學家最近表示新一輪的太陽活動周期已經開始。太陽的一個平均周期為11年,在期間太陽活動會由平靜到活躍,再回歸平靜。現在正處於太陽活動周期的低谷時期，太陽黑子和耀斑很少出現。太陽活動低谷期時天文學家觀察到的一個細小太陽黑子出現，然後在數個小時之後便消失了。這是一種正常現象，但這顆黑子卻是一顆磁極相反的黑子。美國阿拉巴馬州太空飛行中心的太陽物理學家David Hathaway說：“我們一直在等待它的出現，它的出現標誌著新一輪的太陽活動周期的開始。”
太陽黑子其實是太陽上的強磁場活動區，在那裡物質從下想上涌動。上面的暗點就像一個蘇打瓶的頂端，有時它們會爆發並將超熱氣體噴向太空之中。太陽黑子在太陽的某個區域裡具有南北相反的兩個磁極,7月31日出現的那個太陽黑子位於太陽上西經65度，南緯13度的地方,特別的是這顆黑子的南北極與通常該區域的黑子極性呈相反狀態。Hathaway說：“現在正是太陽第23個活動周期的末期，2001年是這一太陽活動周期的高峰期。”他說，太陽的第24個活動周期隨時有可能開始。可能7月31日那個反向黑子的出現就預示著新一輪太陽活動周期的開始這個細小的反向太陽黑子位於南緯13度的地方，可是預示太陽周期開始的太陽黑子一般比較靠近太陽的中部地區，大約在南緯30度和北緯30度之間。因此，Hathaway不能十分肯定太陽新一輪活動周期已經開始。而在19日另外一個天文學家小組宣稱太陽新的周期的確已經開始了。這個小組使用美國國家天文台的SOLIS系統在太陽的極地附近發現了小規模的磁暴現象，這標誌著太陽的新一輪活動周期的開始。天文學家表示，根據歷史記錄和電腦模擬，下一個太陽活動周期將比上個活動周期更加活躍。這將意味著位於太空中的衛星甚至地球上的電力系統將出現更多的故障。太陽風暴將會把大量帶電粒子噴射到太空中，當它們與地球磁場接觸作用的時候，就有可能進入到大氣層底部，甚至到達地面。
影響
對人類生活的影響
隨著太陽活動周的到來，太陽活動將逐漸增加，太陽耀斑和日冕無知拋射發生的次數將越來越多，高能帶電粒子和強烈的電磁輻射不斷襲擊地球空間進而影響地球空間環境，干擾地球磁場和高空電離層，從而會使得短波無線通訊信號中斷，軍用，民用航空通信，全球定位系統信號，甚至手機和銀行自動取款機都有可能受到干擾，影響人們的正常生活和生產活動。
在太空運行的人造衛星、飛行器、宇宙飛船和高空飛行的飛機，受到來自太陽的高能帶電粒子的襲擊，會造成有些零部件損壞導致整個設備系統不能正常工作。乘坐在飛機和飛行器上的飛行員和太空人的身體也會受到來自太陽的高能帶電粒子傷害。受太陽活動影響的還有長距離的高壓輸電系統和輸油管道。
對地球氣候的影響
通過在太陽活動周期與地球全球氣候之間建立起的重要關聯，美國國家大氣研究中心科學家領導的一項科學研究發現，太陽活動的高峰期和活動的餘波能夠影響地球，導致地球太平洋熱帶出現類似拉尼娜和厄爾尼諾的現象。這項新的研究成果有望為人類預測氣溫和降雨鋪平道路。 太陽黑子的活動周期為11年，在整個周期中，太陽到達地球的總能量變化僅為0.1%。數10年來，科學家一直在試圖將抵達地球的太陽能量的變化與地球的自然天氣和氣候變化關聯起來，同時將太陽能量變化對地球氣候的影響與人類活動對氣候的影響區別開來。
在過去研究工作的基礎上，美國國家大氣研究中心科學家藉助全球氣候計算機模型和超過百年的海洋溫度數據，在太陽活動周期與地球氣候這兩者之間建立起內在的聯繫。相關文章發表在本月出版的《氣候雜誌》上。文章第一作者、美國國家大氣研究中心科學家吉羅德·米爾認為，他們的研究所建立的新機制能幫助了解太陽活動高峰時對太平洋熱帶地區的影響。事實上，太陽釋放的能量處於峰值時，它對熱帶地區的降雨量和世界許多地區的天氣體系具有微妙但長遠的影響。
研究表明，在太陽活動高峰期，太陽加熱上空無雲的太平洋地區導致海水蒸發加劇，從而增強了熱帶降雨和颳風，同時導致東太平洋降溫。雖然1華氏度至2華氏度的降溫發生在東太平洋較遠的地區，但是上述海水蒸發、降雨颳風和降溫等一系列情況產生的結果類同於出現了一次拉尼娜現象，只是其強度只有典型的拉尼娜現象的一半。
此外，在類同於拉尼娜現象發生後一年至兩年間，隨著緩慢移動的海流用較暖和的海水取代東熱帶太平洋的冷水，由太陽活動高峰引起的類拉尼娜現象將演變成類厄爾尼諾現象。同樣，海洋產生的反應強度也只有典型厄爾尼諾現象的50%。研究者還需要對太陽活動對天氣的影響進行更多的研究。該研究發現，由太陽活動引起的拉尼娜趨勢會引起北美西部部分地區天氣相對溫暖而乾燥。米爾說，根據他們對太陽周期活動的理解，他們可以將這些影響與天氣機率建立聯繫，並加入到長期預報中。
太陽黑子活動周期為11年，經歷黑子數量由極大到極小的活動峰年與谷年，其活躍程度與地球氣候存在關聯。英國研究人員證實，太陽黑子周期活動規律性影響地球氣候。在太陽黑子非活躍時期，北美和歐洲部分地區常遭遇極端天氣。
帝國理工學院與牛津大學研究人員藉助衛星數據，更為準確地測得地球上空太陽紫外線變化情況，發現數據波動超過先前預計，在他們所分析的2008年至2010年數據中，太陽黑子處於活動谷年。同一時期，美國與歐洲部分地區遭遇嚴冬。藉助複雜計算機模型，研究人員模擬到長期氣候狀況，證實在太陽黑子活動谷年，異常冷空氣在赤道大氣上空形成，造成大氣熱量重新分配和大氣環流變化，令歐洲北部和美國遭遇異常低溫和暴風雪，加拿大和地中海地區氣候則變得更為溫和。進入活動峰年，情況則相反。研究結果2011年10月10日刊登於英國《自然－地學》雜誌。論文第一作者、英國氣象局研究員莎拉·伊尼森說：“對已觀測到的太陽（黑子）變化與地區冬季氣候間聯繫，研究予以了證實。”
由太陽活動導致的其他影響
太陽微粒的互動作用、太陽磁場和地球的磁場，造成行星表面的微粒和磁場的變化，極端的太陽事件可能影響電子設備。太陽磁場的衰弱相信會始抵達地球大氣的宇宙射線數量增加，改變抵達地球表面的微粒種類。它被推測的一種變化認為宇宙射線可能導致地球上某種雲層數量的增加，影響地球的反照率。
地磁的效果
地球的極光是與太陽風、太陽磁場、地球磁場和地球的大氣層互動作用創造出來的，其中的任何變化都會影響極光的類型。突然的變化會在地球磁場的分布上造成強烈的干擾，稱為地磁風暴。
雲的效果
在電離上的變化影響到在氣溶膠內形成雲層的核種的豐度。這樣的結果，電離化的水平潛在性的影響到結露、低雲、相對濕度和與雲有關的反照率。由大量的凝結種核形成的雲比較明亮，能長期存在，並且可能產生的降雨和雪較少。3%-4%的雲量變化和雲頂溫度的變化與太陽周期的11年和22年相關聯，但GCR的水平增加卻在"反平行"循環。全球平均的雲遮蔽率變化在1.5-2.0%。有些研究顯示GCR和雲量的變化在緯度高於50°是正相關的，但在低緯度卻是負相關。然而，不是所有的科學家都相信統計的結果，並且規因於太陽的其他一些變化（即，紫外線的總輻照度變化）而不是直接對GCR變動。在解釋這些互動作用的困難在於事實上太陽的可變性太多，許多方便都在同時變化，並且一些氣候系統都有延遲反應。
太陽活動的增加（更多的太陽黑子）會使在"太陽風"中電離的微粒增加，成為向外流失離開太陽的離子微粒，其中大多數都是質子和電子。地球磁場、太陽風和太陽磁場共同造成銀河宇宙射線（GCR）的偏轉。太陽活動減弱，滲透進對流層和同溫層的GCR就會增加。GCR的微粒是電離的主要來源，終止在對流層上1公里左右（在1公里之下，氡氣是許多區域造成電離的主要來源）。GCR的水平被碳-14和鈹-10的生成影響間接的記錄下來。大約2300年的Hallstatt太陽周期反射在氣候上的Dansgaard-Oeschgerevents。80-90年的Gleissberg周期再長度上取決於一併發生的11年太陽周期，並且看起來在這段時間也發生了相同的氣候模式。
碳-14的產生
碳-14的生成（放射性碳：14C）也與太陽活動相關。碳-14是在大氣上層產生的，當宇宙射線轟擊大氣層的氮（14N），導致氮進行β衰變，因而轉換成不尋常的，原子量為14的碳同位素，而不是一般常見的原子量為12。矛盾的是，太陽活動的增加導致抵達地球大氣層的宇宙射線減少，因而使14C的生成減少。這是因為宇宙射線在太陽系內會被太陽風的磁場向外排開。因而宇宙射線強度和碳-14的生成反比於活動的一般水平。因此，大氣層的14C在太陽黑子極大期是低值，當太陽黑子極小期時是高值。測量在樹木中捕獲的碳-14和記算年輪，放射性碳在木頭年輪中的數量可以測量出對應的日期。過去10,000的14C重建展示出在中間-全新世的7,000年以前是高的，並且一直減少至1,000年前。除了在太陽活動上的變化之外，碳-14的升成和長期變化還受到地球磁場和生物圈的影響（特別是自最後一次冰河期以來與大片植物相關聯的變化）。
