太阳的11年周期可以追溯到969年,太阳活动在千年中得以重建

时间:2021-04-19 17:03:52 编辑:7ab6/ 浏览:

  苏黎世联邦理工学院领导的一个国际研究小组利用树木年轮中放射性碳的测量结果重建了969年的太阳活动。这些结果有助于科学家更好地理解太阳的动力学,并允许使用C14方法对有机材料进行更精确的定年。

  太阳里发生的事情只能间接观察。例如,黑子揭示了太阳活动的程度——太阳表面上可见的黑子越多,深层内部的恒星就越活跃。尽管自古以来就已经知道了黑子,但自从大约400年前发明了望远镜以来,才对黑子进行了详细记录。因此,我们现在知道斑点的数量以规则的11年周期变化,此外,太阳活动有很长的持续时间,这也反映在地球的气候中。

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  但是,到目前为止,很难重建系统记录开始之前太阳活动如何发展。由ETH离子束物理实验室的Hans-Arno Synal和Lukas Wacker领导的国际研究团队,包括哥廷根的马克斯·普朗克太阳系研究所和瑞典的隆德大学,现已追溯到太阳的十一点。使用树木年轮中放射性碳浓度的测量,一直到969年为止的年循环。同时,研究人员因此创建了一个重要的数据库,以便使用C14方法更精确地确定年龄。

  树木年轮的太阳活动

  为了以仅一年的极佳时间分辨率重建一千年中的太阳活动,研究人员使用了来自英国和瑞士的树木年轮档案。在那些年轮可以通过对年轮计数精确确定其年龄的树中,放射性碳C14的比例很小,每1万亿个原子中只有一个具有放射性。从已知的C14同位素的半衰期——大约5700年,可以推断出形成年轮时大气中放射性碳的浓度。由于放射性碳主要由宇宙粒子产生,而宇宙粒子又或多或少地受到太阳磁场的影响——太阳越活跃,它对地球的屏蔽作用就越好——因此有可能从大气中C14浓度的变化中推断出太阳活动。

  通过现代检测技术获得更好的结果

  然而,对已经很小的浓度变化进行精确测量,就像在巨大的干草堆中寻找针头上的灰尘颗粒一样。卢卡斯·瓦克(Lukas Wacker)说:“唯一的此类测量是在80年代和90年代进行的,但仅在最近的400年中使用了极其费力的计数方法。” 在该方法中,样品中C14的放射性衰变事件直接使用Geiger计数器进行计数,这需要相对大量的材料,并且由于C14的长半衰期甚至更长的时间。博士生尼古拉斯·布雷姆(Nicolas Brehm)补充说:“使用现代的加速器质谱仪,我们现在能够在短短几个小时内用较小的一千倍的年轮样品将C14浓度测量到0.1%以内。”

  在加速器质谱法中,树木材料的C14和C12原子(``正常的‘‘非放射性碳;相反,C14的原子核中包含两个额外的中子)首先带电,然后通过几千伏,然后通过磁场发送。在该磁场中,质量不同的两个碳同位素偏转的程度不同,因此可以分别计数。为了最终从原始数据中获得所需的太阳活动信息,研究人员必须对其进行一些复杂的统计分析,并使用计算机模型进一步处理结果。

太阳活动

  这一程序使研究人员能够无缝地重建969年至1933年的太阳活动。通过这种重建,他们可以确认十一年周期的规律性以及该周期的振幅(太阳活动上升多少)这一事实。以及更长的时间)在持续的太阳极小值期间也较小。这样的见解对于更好地了解太阳的内部动力学非常重要。测量结果还证实了993的太阳高能质子事件。在这种情况下,在太阳耀斑期间到达地球的高度加速的质子会导致C14的稍微过量产生。此外,研究小组还发现了1052和1279年发生的另外两个尚不明的事件的证据。

  通过C14方法进行更精确的年代测定

  在过去的14000年里,由于存在年轮档案,研究人员希望在不久的将来使用这种方法来确定直到最后一个冰河时代结束为止的年C14浓度。作为一种“额外”方法,新研究中的数据可用于使用C14方法更精确地对有机材料进行测年,并且已包含在国际认可的最新放射性碳校准曲线(IntCal)的最新版本中。卢卡斯·瓦克(Lukas Wacker)说:“ ETH以前从未参与该参考数据库,但是凭借我们的新结果,我们现在一次性完成了三分之一的测量。”

Tags: 太阳周期
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