網(wǎng)友：我聽(tīng)說(shuō)太陽(yáng)極性的測(cè)試顯示它的極性正在發(fā)生變化，并且地球也會(huì)發(fā)生相同的事情。請(qǐng)問(wèn)你有關(guān)于這方面的任何信息嗎？如果你有的話(huà)，請(qǐng)問(wèn)這種現(xiàn)象會(huì)產(chǎn)生什么結(jié)果？
回答：太陽(yáng)每11年經(jīng)歷一個(gè)太陽(yáng)黑子的周期，即每11年，太陽(yáng)黑子的數(shù)量會(huì)由小到大，再由大到小，進(jìn)行循環(huán)往復(fù)。實(shí)際上，這一循環(huán)周期應(yīng)該為22年，因?yàn)楫?dāng)太陽(yáng)黑子的數(shù)量達(dá)到最小值時(shí)，太陽(yáng)黑子的極性翻轉(zhuǎn)了。一般來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)黑子一般是成對(duì)的，一個(gè)有北極磁性，另一個(gè)有南極磁性。
在任何一個(gè)單循環(huán)中，在太陽(yáng)的南或北半球上，北極磁性太陽(yáng)黑子不在南極磁性太陽(yáng)黑子的西邊，就在它的東邊。在下一個(gè)單循環(huán)中，它們倆的極性就翻轉(zhuǎn)了。用確定黑子極性同樣的方法，科學(xué)家可以通過(guò)觀(guān)察磁極所在的部分太陽(yáng)表面來(lái)確定太陽(yáng)整體的極性。這體現(xiàn)了太陽(yáng)磁場(chǎng)是隨著太陽(yáng)黑子的磁場(chǎng)極性的轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)變的。
我們也知道地球的磁場(chǎng)在過(guò)去翻轉(zhuǎn)過(guò)很多次。我們可以通過(guò)很多方法得知，如當(dāng)海底火山在海床由中心向外噴發(fā)時(shí)，其巖漿中包含的鐵元素（主要是磁鐵礦）隨著地磁場(chǎng)磁力線(xiàn)結(jié)晶。當(dāng)海床運(yùn)動(dòng)、伸出斷裂帶時(shí)，我們就得到了一份很棒的地磁場(chǎng)歷史，如同得到了一份記錄地磁場(chǎng)極性的磁帶。里斷裂帶最近的海床是最新的，離斷裂帶最遠(yuǎn)的是最古老的。如果你觀(guān)察結(jié)晶的直線(xiàn)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)與斷裂帶平行的結(jié)晶帶都指向北方，然后某一時(shí)間突然都指向南方，再指回北方，等等等等。這便是地磁場(chǎng)經(jīng)常翻轉(zhuǎn)的明顯證據(jù)。
這一切造成的結(jié)果，我并不確定。沒(méi)有人真正理解為何地磁場(chǎng)會(huì)這樣。我們只知道的是磁場(chǎng)是由地球深處內(nèi)核外部的液體鐵鎳物質(zhì)對(duì)流所產(chǎn)生的。那里非常深，以至于即便有大的反應(yīng)活動(dòng)，我們也沒(méi)法辨別出來(lái)，除非通過(guò)地震的仔細(xì)檢測(cè)，或者是地磁場(chǎng)翻轉(zhuǎn)之類(lèi)的事件才能發(fā)現(xiàn)。
地球磁場(chǎng)的主要部分主要在地核里組成。地核像發(fā)電機(jī)一樣將熱流和組合對(duì)流的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏痛艌?chǎng)力。磁場(chǎng)向地核外延伸，穿過(guò)地幔，一直延伸到地表，到那里它大約是一個(gè)偶極子。偶極子的極與地球上的地理極點(diǎn)很接近。在赤道磁場(chǎng)上，地表磁場(chǎng)力強(qiáng)度為3.05×10^5 T，2000年紀(jì)元磁偶極矩為7.79×10^22 Am2，每世紀(jì)下降近6%。地表里的對(duì)流運(yùn)動(dòng)是混亂的，磁極會(huì)有所漂移并周期性地改變運(yùn)動(dòng)路線(xiàn)。這會(huì)造成主要磁場(chǎng)的長(zhǎng)期改變和不規(guī)律間隔的磁場(chǎng)逆轉(zhuǎn)，平均幾百萬(wàn)年會(huì)發(fā)生好幾次。最近一次磁場(chǎng)逆轉(zhuǎn)發(fā)生在大約七十萬(wàn)年前。
太陽(yáng)有一個(gè)會(huì)在太陽(yáng)表面發(fā)生變化的磁場(chǎng)。它的極場(chǎng)有1-2高斯（0.0001-0.0002T)，而太陽(yáng)黑子的磁場(chǎng)通常是3000高斯(0.3 T)，太陽(yáng)日珥的磁場(chǎng)是10-100高斯(0.001-0.01 T)
磁場(chǎng)也會(huì)隨著時(shí)間和地點(diǎn)有所變化。準(zhǔn)11年太陽(yáng)周期是太陽(yáng)黑子數(shù)量和大小變化最顯著的時(shí)期。
太陽(yáng)黑子在光球?qū)由鲜强梢?jiàn)的暗斑，對(duì)應(yīng)了從太陽(yáng)內(nèi)部到表面的被抑制的對(duì)流熱傳輸?shù)拇艌?chǎng)濃度。這樣一來(lái)，太陽(yáng)黑子會(huì)比周?chē)馇驅(qū)拥臏囟壬晕⒌鸵恍?，所以它們顯現(xiàn)黑色。在典型的太陽(yáng)活動(dòng)極弱期，幾乎看不見(jiàn)太陽(yáng)黑子，偶爾完全看不見(jiàn)。那些可視的太陽(yáng)黑子通常出現(xiàn)在太陽(yáng)活動(dòng)較強(qiáng)期。當(dāng)太陽(yáng)周期逐漸向弱期過(guò)渡時(shí)，太陽(yáng)黑子會(huì)逐漸向太陽(yáng)赤道靠近，這是一個(gè)被稱(chēng)為斯波勒定律的現(xiàn)象。最大的太陽(yáng)黑子可以到達(dá)成千上萬(wàn)公里的距離。
一個(gè)11年的太陽(yáng)黑子周期是半個(gè)22年巴布科克-萊頓發(fā)電機(jī)的周期，這相當(dāng)于環(huán)形和極向太陽(yáng)磁場(chǎng)之間能量的振蕩交換。在太陽(yáng)周期的最強(qiáng)期，外部極向偶極磁場(chǎng)的強(qiáng)度接近于它的動(dòng)力周期的最小強(qiáng)度，而內(nèi)部環(huán)形四極磁場(chǎng)的強(qiáng)度則接近于它的最大強(qiáng)度。這時(shí)候的發(fā)電機(jī)周期，在對(duì)流區(qū)內(nèi)的浮力上升流通過(guò)光球?qū)赢a(chǎn)生了環(huán)形磁場(chǎng)，產(chǎn)生了一對(duì)大致沿東西方向排列的太陽(yáng)黑子，其磁極性相反。太陽(yáng)黑子對(duì)的磁極交替著每一個(gè)太陽(yáng)周期，這種現(xiàn)象被稱(chēng)為黑爾周期。
在太陽(yáng)周期的下降階段，能量從內(nèi)部環(huán)形磁場(chǎng)轉(zhuǎn)移到外部極向磁場(chǎng)，太陽(yáng)黑子的數(shù)量和大小減少。在太陽(yáng)活動(dòng)周期極小期，環(huán)面場(chǎng)強(qiáng)度最小，太陽(yáng)黑子相對(duì)較少，極向場(chǎng)強(qiáng)度最大。隨著下一個(gè)11年太陽(yáng)黑子周期的出現(xiàn)，差分旋轉(zhuǎn)將磁能從極向場(chǎng)移回環(huán)形場(chǎng)，但磁能的極性與前一個(gè)周期相反。這個(gè)過(guò)程持續(xù)進(jìn)行，在一個(gè)理想化的、簡(jiǎn)化的場(chǎng)景中，每一個(gè)11年的太陽(yáng)黑子周期對(duì)應(yīng)著太陽(yáng)大尺度磁場(chǎng)的整體極性的變化。
參考資料
1.Wikipedia百科全書(shū)
2.天文學(xué)名詞
3. 鄭佩瑜- Kristine Spekkens
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參考資料
1.WJ百科全書(shū)
2.天文學(xué)名詞
3.原文來(lái)自：https://en.wikipedia.org/wiki/Sun#Magnetic_activity
https://en.wikipedia.org/wiki/Earth#Magnetic_field
https://en.wikipedia.org/wiki/Sun#Magnetic_activity
https://en.wikipedia.org/wiki/Earth#Magnetic_field
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