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第5單元：太陽活動週期

主要教學內容：

太陽11 年起伏的磁場節奏

太陽活動週期是太陽磁場活動的周期性變化，主要表現在太陽黑子、閃焰、日珥和日冕物質拋射等現象的數量與強度的起伏。這個週期平均約為 11 年，被稱為「太陽週期」。每個太陽週期自黑子數量最少的「極小期」開始，接著逐步上升至「極大期」，此時太陽活動最為劇烈，常伴隨強烈的太陽閃焰與日冕物質拋射（CME），之後再緩慢下降，進入下一個極小期。這一過程反映了太陽磁場在高活躍與低活躍狀態之間的自然轉換，並伴隨磁極翻轉。

目前太陽正處於第 25 活動週期中。2024 年 10 月 15 日，美國太空總署（NASA）與國家海洋暨大氣總署（NOAA）聯合宣布，太陽已正式進入第 25 太陽週期的極大期階段，預計將持續至 2026 年左右。然而，極大期的確切時間點通常需待太陽活動明顯下降後，透過數據回溯進行確認。

太陽黑子的分布與變化透過「太陽黑子蝴蝶圖」清楚展現了活動規律，並與太陽磁場每 11 年翻轉一次的現象密切相關。如果從磁場的變化來看，太陽的完整磁場週期為 22 年，因為需兩個 11 年週期才能讓南北磁極回到原本方向。

太陽活動週期的物理機制

太陽活動的根源在於太陽內部磁場的生成與演化。對流區中的電漿會因為差異自轉（赤道轉得比極區快）而使磁場扭曲與纏繞，形成複雜的磁力線結構。這些磁場浮出表面後，便引發黑子、閃焰等活動。

太陽黑子數量：週期的主要指標

太陽活動週期以太陽黑子數量的變化為主要指標。黑子是光球層上較暗的區域，溫度約為攝氏 3,500 度至攝氏 4,500度，低於周圍的約攝氏 5,500 度。黑子的強磁場會抑制熱對流，使其顯得較暗。黑子多成對或成群出現，包含中央較暗的本影與周圍較亮的半影。其尺寸可從數百公里到數萬公里不等，壽命則從數小時到數月。黑子的數量直接反映太陽的活動強弱，並構成判斷太陽週期階段的重要依據。

圖說：人類歷史記錄到的前 24 個太陽週期的太陽黑子數量變化圖，紅色部分為目前第 25 太陽週期的預測曲線。

圖說：當太陽處於活動高峰期時，表面的黑子數量會顯著增加，並可能出現特別巨大的太陽黑子群。

太陽黑子蝴蝶圖

太陽黑子蝴蝶圖是一種展示黑子隨時間與緯度分布變化的圖表（如下圖）。圖中的橫軸是時間，縱軸是太陽緯度，圖上黑子的出現位置與密度呈現出像蝴蝶翅膀般的對稱形狀，因此得名。此圖揭示出黑子從高緯度（約 ±35 度）逐漸向赤道靠近（約 ±5 度）的趨勢，這種遷移在每個 11 年週期中反覆出現，反映出磁力線從太陽內部浮出與移動的過程，也與磁場極性翻轉密切相關。