22.太阳活动周期
定 义：太阳黑子和其他太阳活动特征表现出的约11年的周期性变化。
发现历史：1843年，海因里希·施瓦贝（Heinrich Schwabe）首次确定了太阳活动周期。
关键突破：1908年，乔治·埃勒里·海尔（George Ellery Hale）发现了太阳黑子的磁特征。
重要意义：太阳活动周期可能对地球气候有重要影响。
“在每个太阳活动周期开始时，头几个黑子出现在远离太阳赤道的高纬度地区。它们的数量缓慢增加，并且逐渐向赤道方向移动，直到大约4年之后，黑子的数量达到峰值。”
太阳活动周期是德国业余天文学家海因里希·施瓦贝在19世纪中期发现的。从1826年开始，施瓦贝开始系统地搜寻瓦肯星（Vulcan），这是一颗假设的、在比水星更近的轨道上绕太阳运行的行星。定位这个小而快速移动的行星的最佳方法是在它穿过太阳表面时找到它，因此，为了避免将瓦肯星与太阳上出现的同为暗特征的太阳黑子相混淆，施瓦贝便开始坚持记录太阳黑子的位置和外观。到了1843年，多年的努力并没有让施瓦贝发现新的行星，但可以确信的是他已经找到了太阳黑子数量和分布变化的周期，并将之确定为10年。不久之后，德国柏林天文台的瑞士天文学家鲁道夫·沃尔夫（Rudolf Wolf）将这一周期的数值改进为11.1年。
在几个星期内，单个太阳黑子来了又去。黑子们的数量和分布显示出独特的模式。在每个太阳活动周期开始时，头几个黑子出现在远离太阳赤道的高纬度地区。它们的数量缓慢增加，并且出现的区域逐渐向赤道方向移动，直到大约4年之后，黑子的数量达到峰值，出现的位置分别集中在太阳赤道两侧的南北纬15°附近，现在我们将该阶段称为太阳极大期。此后，太阳黑子继续向赤道方向移动，但数量逐渐减少。再过7年，太阳黑子数量降至太阳极小期，标志着一个太阳活动周期的结束。太阳黑子的数量和纬度随时间的变化可以绘制在图表上，从而产生一个优雅的蝴蝶状图案。
这是1991―2001年间，由日本阳光卫星（Yohkoh）拍摄的太阳日冕的X射线图像，图像显示了一个活动周期中不断变化的太阳活动级别。
绘制太阳磁场
1859年，在太阳表面发现明亮斑块（译注：即太阳耀斑）之后不久，太阳抛射出的巨大带电粒子云吞没了地球，此后天文学家们意识到耀斑和其他太阳活动现象的发生率的变化也是与太阳黑子周期相关的。直到1908年美国天文学家乔治·埃勒里·海尔利用新发现的塞曼效应（原子在磁场中发出的光在谱线形态上的改变）绘制太阳本身的磁场时，太阳活动周期的起源才变得清晰起来。海尔意识到太阳黑子是具有强磁场的区域，而且黑子们是成对出现的相反磁极，每对相反磁极分别对应着独特的前导和后随黑子。在一个给定的太阳活动周期中，所有前导黑子都更靠近太阳极区，但在下一个周期中，情况将会逆转，前导黑子会更靠近太阳赤道。因此，从磁场角度看，太阳要回到原来的状态需要至少22年的时间（即一个“海尔周期”）。
海尔的发现使得天文学家们研究出一种太阳活动周期模型，该模型描述了与太阳磁场相关的很多特征。在太阳对流区，赤道部分转得比极区快，在太阳活动周期模型中，太阳磁场的外在表现是由对流区的复杂流动所控制的。在一个海尔周期的开始，太阳的整体磁场从北极延伸向南极，平行的磁力线穿过对流区，比较像地球仪上的经度线。随着太阳自转，因为赤道转得比极区快，磁力线开始倾斜和拉伸。最终，磁环被迫穿过光球层，在从光球层表面穿出和重新进入的地方形成一对磁场极性相反的太阳黑子，有时还会发生耀斑和其他太阳活动现象。在太阳活动极大期，这些磁环的数量会增加，不过当它们向赤道汇聚时，会互相干扰、对消；最终，在太阳活动极小期，整个太阳磁场都被推倒重建了。磁场很快重新形成，极性与之前的正好相反，于是海尔周期的下半场开始了。
与很多恒星相比，太阳相对稳定，它平稳、规律地发着光，对于地球上所有生命来说，这是很幸运的。尽管如此，太阳仍然显示出为期11年的活动周期，并且有人认为这种长期变化足以影响地球的气候。
太阳的影响力
在一个典型的太阳活动周期中，太阳总亮度的平均变化约为0.1%。毫无疑问的是，太阳活动周期有时会影响地球气候。在确定了太阳周期活动模式后，天文学家们就开始在早期太阳黑子记录中寻找能证明这一结论的证据。英国天文学家爱德华·蒙德（Edward Maunder）发现太阳活动周期在1645―1715年间发生了明显的停顿——这段时间恰好与“小冰期”有重合。小冰期是一段寒流大范围肆虐的时期，当时北半球经历了特别寒冷的冬季。望远镜诞生前的不精确的太阳黑子记录表明，在中世纪晚期，太阳黑子的数量可能比记录的要多，而且这一时期的气候比较温暖。
基于这些证据和理论模型，一些科学家提出可能存在多种“超长活动周期”——从87年到数千年不等，它们可以决定单个太阳活动周期的强度。太阳活动周期是否影响以及如何影响地球气候的问题则仍然没有得到解决，而且一些气候变化怀疑论者认为，地球目前的全球变暖是由于受到太阳而不是人类排放的温室气体的影响，因此这一问题变得越来越重要。
2011年，欧洲核子研究中心的科学家宣布了地球变暖与太阳存在联系的有趣证据，表明宇宙线粒子（当太阳磁场最弱的时候，进入地球大气的这种粒子数量更多）可以作为水蒸气凝结的种子，并最终形成云。由于云本身对地球气候的影响也是复杂的，不同类型的云可能产生变暖或降温等不同后果，所以宇宙线对地球气候的整体影响仍然不清楚。
我们目前所在的第24个太阳活动周期于2008年1月正式开始，根据微妙的影响网络和相互作用机制，当然也存在一种可能，即第24个太阳活动周期的黑子数偏少、强度偏弱的事实，可能会有助于掩盖人为因素造成的全球变暖的现象。尽管第24个太阳活动周期黑子数偏少，但是在2010年8月，观测到了4次大规模的日冕物质抛射从太阳大气中爆发出来，2011年发生了几次相当强烈的X级耀斑。虽然太阳活动从总体来说有一定规律可循，但是从一个活动周期到下一个活动周期，要想精确预测太阳活动，仍然有很长的路要走。
红外图像显示了邻近恒星绘架座β周围的原行星盘。来自中央恒星的辐射被阻挡，以防止过度曝光，在圆盘的外部区域显示出扰动结构，这可能与新行星的形成有关。数十亿年前，我们的太阳系也经历了类似的阶段。