未来一到两年内，太阳的磁场预计将发生反转。今年 5 月出现了近 20 年来最强的太阳风暴，而太阳上一次磁场反转在 2013 年，通常这种现象约每 11 年发生一次，种种迹象表明太阳磁场在 2024 年底到 2026 年初之间会反转。那么，这是何原因？有危险吗？

太阳黑子周期

太阳磁场反转与太阳周期密切相关。1859 年，瑞士天文学家鲁道夫·沃尔夫通过观测太阳黑子数量变化和位置分布规律，发现了约 11 年的太阳活性变化周期，即太阳黑子周期。

太阳对流区的等离子体上升至表面，因强磁场抑制导致局部温度降低形成黑子，复杂磁性作用于等离子体产生太阳耀斑和日冕物质抛射等重要太阳事件。沃尔夫给出综合反映太阳相对活性的“沃尔夫数”R=k（10g+s），通过统计黑子群组数 g 与单个黑子数量 s，用校准因子 k 标准化不同观测数据，计算出 1755 年以来的沃尔夫数，该指标至今仍广泛使用。

2019 年 12 月太阳进入第 25 个周期，今年正步入太阳最大期。11 年间，黑子数量和活动水平经历太阳最小期、增强期、最大期（黑子最多，太阳耀斑等频率和强度最高）、减弱期，再进入下一个最小期。太阳周期并非严格 11 年，9 到 13 年都有，且每个周期最大强度不同，如 21 到 24 周期太阳活动减弱，24 周期黑子峰值 114，低于平均 179，有科学家预测 25 周期活性复苏，峰值稍强。

太阳的磁场来源

科学家曾认为太阳磁场来自恒星深处，但《自然》2024 年 5 月研究成果显示，可能来自太阳浅层不稳定的等离子体（此结果有争议）。太阳作为巨大等离子球，带电离子体旋转产生强大磁场，位于“对流区”，从表面向下约 20 万千米，占半径三分之一。最初认为磁场受整个对流区影响，实际仅最表层不到 2 万千米对流区对其产生影响。研究人员利用日震数据对太阳等离子体流动建模，经超级计算机计算，发现太阳表面深度 5%到 10%的等离子体运动产生的磁场与实际观测最接近。

地球磁场

什么导致磁场反转

太阳还有黑尔循环周期，包含两个 11 年太阳周期。第一个太阳最小期，太阳南半球或北半球同一半球双极黑子磁场极性相同，最大期磁场混乱，之后反转，南北半球双极黑子磁场极性对换，下一个 11 年再次经历混乱与反转。这种逆转由太阳黑子驱动，太阳黑子是表面较暗旋涡，面积可装下地球，温度低，寿命几天到几周，常成对出现，西边为前导黑子，东边为后随黑子，磁场极性相反，称为双极黑子。

同时黑子出现位置反映太阳磁场变化，最小期少量出现在赤道附近，活动增强向南北纬 30°移动，磁活跃区域向两极移动最终导致磁场逆转。

转换所需时间

太阳磁场翻转不是瞬间完成，也无明确标志，需从两极到复杂磁场过渡再反转，过程中无特定时刻标志转换完成。完全逆转通常需一两年，但第 24 个周期磁场转换花了近 5 年，转换时间不固定。

磁场反转对我们的影响

太阳进入活跃期，发射强大太阳耀斑和日冕物质抛射，引发强烈地磁风暴，让卫星、宇航员有风险，星链卫星通信受阻，让我们在更低纬度看到极光。磁场反转中太阳“电流片”更密集，为地球提供更强屏障，保护航天器和宇航员免受高能宇宙线伤害。

地球磁场的反转

地球磁场历史上多次反转，磁极位置互换，指南针指针反向。地球磁场源于外核，外核在地幔下，温度高使铁镍金属成液体，流体铁液是巨大导体，随地球自转流动形成回路，电磁感应产生电流和磁场。外核回路流动使地球磁极移动，每年漂移十几到几十公里。指南针指地磁北极，偏差称磁偏角，实际测绘导航需用最新地磁数据校准。

地球磁场过去 7500 万年至少反转 170 次，反转过程远比太阳磁场反转漫长，一般需几千到一万年，其间经历减弱、混乱、消失、重建等，维持 3 万到 150 万年稳定期后再反转。

科学家根据地层磁性反转痕迹和放射性元素衰变制作了 450 万年以来的地磁极性转向年表，考古学家借此可精确地层年代。地球磁场反转对生物圈影响不大，未发现生物大灭绝与地磁反向相关，可能因大气和水无磁性，只有少数依靠地磁导航的生物可能受影响。