每天早晨，天文学家史蒂夫·帕迪拉(Steve Padilla)从他的家走到离地面150英尺高的塔楼底部走几步。威尔逊山天文台(Mount Wilson Observatory)藏在圣加布里埃尔山(San Gabriel Mountains)中，距洛杉矶以北约一小时车程，长期以来一直是空间科学的家园-也是帕迪拉(Padilla)的家，这也是他作为威尔逊山(Mount Wilson)太阳观察员的工作的特权之一。威尔逊山(Mount Wilson)有几个太阳系哨兵;耸立在这座塔顶的望远镜可以使您时刻保持对太阳的注视。观察者仔细研究太阳，因此我们可以更好地了解恒星的生活和活动。

Padilla登上室外电梯。他将自己夹在安全带上，该安全带固定在露天驾驶室上，自1912年望远镜投入使用以来，每天都使用该安全带(此后已更换电缆)。

帕迪拉说：“在大风天，这可能会有些吓人。”

在顶部，帕迪拉(Padilla)调整了一组镜子，这些镜子将太阳的图像投射到远处的观察室中。回到地面上，他使用了一系列石墨重量不同的铅笔来勾勒出斑驳的阳光斑点。这个日常琐事是黑子数的基础，黑子数是我们对太阳活动的最长记录。自从望远镜发明以来，人类已经观察了1000多年的黑子(由强磁性活动引起的暗斑)，并进行了详细的跟踪。在过去的400年中，即使有现代的航天器研究太阳，花时间画黑子仍然是计算它们的主要方式。对太阳黑子进行测量是研究太阳活动如何随时间上升和下降的最基本方法，也是我们跟踪太阳活动周期的基础。

太阳黑子与太阳的自然11年周期相对应，其中太阳从相对平静的天气转变为暴风雨。在最活跃的太阳极点，太阳被黑斑雀斑，其磁极反转。(在地球上，这就像北极和南极每十年翻转一次一样。)在太阳极小时期，黑子很少且相距很远。通常，太阳像蛋黄一样空白无特色。

了解太阳的行为是我们太阳系生命的重要组成部分。太阳强烈的爆发会干扰绕地球传播的卫星和通讯信号，或者有一天，阿尔emi弥斯宇航员正在探索遥远的世界。NASA科学家研究了太阳活动周期，因此我们可以更好地预测太阳活动。到2020年，太阳已经开始摆脱2019年12月发生的最低睡眠。太阳周期25正在进行中，科学家急切希望有另一个机会将他们对太阳周期迹象的理解进行测试。

马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的太阳周期专家迪恩·佩斯内尔说：“预测中要记住的最重要的事情是，你错了。” “您永远都不会完美。这就是您从中学到的东西，可以使您的预测取得进展。”

在昏昏欲睡的太阳极光期间，帕迪拉观测到了更多无尘的日子。他说：“没有画点，所以我只有一张纸，上面没有任何东西。” 甚至没有黑子也是一个有用的观察：收集无尘的日子是表明太阳情绪正在逐渐趋向最低的一个指标。(而不是黑子，黑暗的日冕孔至少使太阳的两极浑浊。)另一方面，在太阳最大时，可以一次形成数百个斑点。有些图纸可能需要几个小时才能完成。

位于布鲁塞尔的比利时皇家天文台的太阳黑子指数和长期太阳观测世界数据中心(SILSO)主任弗雷德里克·克莱特(FrédéricClette)说：“太阳有其自身的速度，我们无法加快速度。并指出太阳周期的高点和低点。“有时候，我们很难克服那些希望在一夜之间知道太阳是否真的再次醒来的人们的不耐烦。”

在世界各地，观察员每天都会进行黑子普查。他们每天使用相同的工具在同一时间绘制太阳以保持一致性。他们的观察共同构成了国际黑子数，这是由SILSO执行的一项复杂任务。全球约有80个台站贡献了他们的数据。确切地说，每天的计数中包括多少个站取决于许多因素，例如天气(云层和强风遮挡了太阳的视线)，或者也许是太阳观察员有最后一刻的约会。

尽管日常生活受到干扰，但这些手动调查仍然是我们拥有的最可靠的黑子记录。

比利时皇家天文台太阳观测员奥利维尔·勒梅特(OlivierLemaître)说：“卫星比手工绘制可以做很多事情。” “但是考虑一下寿命为10到15年的卫星，这只是一个太阳周期。您无法将其与该寿命之外的任何其他卫星进行比较。”

但是长期研究是太阳周期科学的基础。凭借广泛的历史记录，科学家可以追踪太阳行为数十年之久的弧形。在计算黑子数时，与其说观测值的准确性或分辨率，不如说数据本身的一致性。即使在他们的城市由于大流行而关闭时，皇家天文台团队的一名观察员每天仍前往望远镜塔，以保持记录不变。

Lemaître有条不紊地接近每个黑子图，概述了一系列黑子，然后在更细微的阴影处着色。精致的铅笔工作掩盖了黑子可以释放的强大爆炸力。

太阳黑子来自强烈的磁能簇。在磁力的推动下，它们像沸腾的锅中的米粒一样通过太阳能材料升起。黑子看起来比周围环境凉爽，因此显得更暗;它们核心的磁结可以阻止能量辐射出太阳表面。当足够的磁能量在黑子上累积时，强大的喷发便会爆发，就像爆炸的汽水瓶一样，散发出光和太阳物质。

如果它们恰好面对地球，这些太阳风暴会破坏卫星，宇航员以及无线电或GPS等通信信号。作为响应，地球的高层大气可能会扩大，从而使轨道上的卫星减速，就像碎石路使汽车减速一样，从而侵蚀了卫星的寿命。尽管没有科学仪器的帮助，通常我们看不到太阳的变化，但它们会影响地球和其他行星周围的空间。

追逐太阳最低

在太阳的深处，带电的气体在产生太阳磁场的电流中流动，从而加剧了太阳的爆发。在太阳极少期间，太阳磁场会放松。在太阳周期的高峰期，这是一团乱七八糟的磁力线。了解这种称为发电机的流动是预测太阳接下来会做什么的关键。

自1989年以来，由美国国家航空航天局(NASA)和美国国家海洋与大气管理局(NOAA)，美国国家海洋与大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration)赞助的国际专家小组“太阳周期预测小组”每十年开会一次，为下一个太阳周期做出预测。预测包括最大的黑子数以及周期的预期开始和高峰。这项工作需要评估许多不同的模型并导航许多个性。

科罗拉多州威斯敏斯特市太空系统研究公司的太阳物理学家，预测小组联席主席丽莎·厄普顿说：“我们每个人都有我们最喜欢的预测，或者我们最有信心的预测。” “我们的责任是达成共识。如果我们采取所有意见和模式，那么最大的重叠点在哪里，以及我们在哪里可以同意太阳周期即将降落?”

科学家们一直在追求日照最小值，但是他们只能事后才意识到这一点。由于最小值是由太阳周期中太阳黑子的最低数量确定的，因此科学家们必须先确定数量稳定增长，然后再确定它们何时位于底部。

使事情复杂化的是，太阳周期经常重叠。随着一个周期过渡到下一个周期，新老黑子都同时出现在太阳上。黑子经常成组出现，就像磁铁一样，每个都有正负两头。随着太阳磁场的缓慢旋转，黑子群的极性也随之改变。如果一个周期的黑子在太阳的正端处于领先位置，则在整个太阳上漂移，而下一周期的黑子则首先走负脚。最重要的是，太阳两个半球中的黑子也有相反的方向。

每个黑子都有独特的磁性特征，可以确定是哪个周期产生的-旧的还是新的。当太阳从太阳最低点升起时，除了计算太阳黑子外，科学家还希望确保所有升到地表的黑子实际上都是新的。

阿普顿说：“我只是警告人们，因为我们对新周期的到来感到兴奋，我们必须等到实际达到最低水平。” “我们可以说实际上已经达到了最低限度，可能要比最低限度高出六到八个月。” 确实，直到2020年9月，科学家们才确认太阳在2019年12月达到太阳最低温度。

隐形指标

除黑子外，其他指示器也可以发出信号，指示太阳何时到达低点。如果太阳的磁场是一个拼图游戏，那么仍然缺少一块：两极的磁场。尽管科学家无法像太阳的其他部分那样精确地测量极性磁场，但估算值提供了线索。(很快，欧空局，欧洲航天局和美国宇航局的太阳轨道器将发送有关太阳两极的新图像。)在以前的周期中，科学家们注意到在太阳最小提示下，下一个最大值的强度时，极磁场的强度。当极点弱时，下一个最大值弱，反之亦然。

在过去的几个周期中，太阳两极的磁场强度一直在下降。也有黑子数 现在，两极的强度大致与上一个周期(周期24)中的相同。

佩斯内尔说：“这是对我们模型的重大考验-周期25是否会发挥与周期24相同的效果。”

太阳周期进展的另一个指标来自太阳系外部。宇宙射线是高能粒子碎片，是来自遥远星系中爆炸恒星的瓦砾。在太阳最高峰期间，太阳的强磁场将我们的太阳系包裹在一个磁性茧中，而宇宙射线很难渗透到该磁性茧中。在非高峰年，随着越来越多的太阳光穿过宁静的太阳，太阳系中的宇宙射线数量将攀升。通过追踪太空和地面上的宇宙射线，科学家们有了太阳循环的另一种度量。

尽管最小值可能缺少太阳最大值的烟火，但对科学家很有用。他们做出预测，并等待观察其估计结果如何。一些人认为是时候回到基础知识了。

佩斯内尔说：“在日照最小的情况下，您所提出的问题要比在日照最小的情况下要多。

太阳学的一个领域被称为日震学，涉及科学家从太阳内部收集声波，作为探测难以捉摸的发电机的一种方法。在太阳最低峰期间，他们不必担心声波从太阳黑子和太阳最大峰的活动区域反射回来。当黑子从视野中消失时，科学家们将有机会微调其模型，而无需进行所有的太阳戏。