太陽(yáng)黑子是指太陽(yáng)表面因低溫而形成的黑暗區(qū)域。太陽(yáng)黑子是太陽(yáng)活動(dòng)最明顯的跡象。太陽(yáng)黑子的最早記錄出現(xiàn)在中國(guó) ■書《周易》公元前800年。西方關(guān)于太陽(yáng)黑子的記錄是由古希臘學(xué)者狄奧弗拉斯圖在公元前300年提出的。太陽(yáng)黑子相對(duì)數(shù)的變化是太陽(yáng)活動(dòng)強(qiáng)弱的重要標(biāo)志。

太陽(yáng)黑子的平均面積大約是整個(gè)地球的大小。太陽(yáng)黑子存在于太陽(yáng)光球?qū)颖砻?，這里是磁場(chǎng)聚集的地方，與太陽(yáng)周圍表面的溫度相比，溫度比為 (5778 K) 大約低 2000 K。它的數(shù)量和位置每隔一段時(shí)間就會(huì)周期性地變化。近年來(lái)，各國(guó)對(duì)太陽(yáng)黑子的觀測(cè)和研究取得了很大進(jìn)展。

地球通信系統(tǒng)中太陽(yáng)黑子出現(xiàn)的周期、并使宇宙射線穿透內(nèi)太陽(yáng)系，改變地球上層大氣成分的化學(xué)成分。

公元前800年春秋初期，《周易》年記錄到太陽(yáng)黑子：日中見斗”和“日中見沫”公元前四世紀(jì)中葉（戰(zhàn)國(guó)時(shí)期）中國(guó)天文學(xué)家甘德發(fā)現(xiàn)并相信太陽(yáng)黑子是太陽(yáng)的一部分，并將它們命名為“日食”公元前165年，《玉?！纺暌灿涗浟颂?yáng)黑子。然而，公認(rèn)的是，太陽(yáng)黑子是在公元前《漢書·五行志》年被記錄的：和平元年…三月初二，日出黃，有金錢般大的黑氣，住在天中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從漢和平元年到明末，中國(guó)記錄太陽(yáng)黑子超過(guò)100次。

西方文獻(xiàn)中第一次明確提到太陽(yáng)黑子是在公元前 3003356年左右，由古希臘學(xué)者狄奧弗拉斯圖寫的(Theophrastus)有人認(rèn)為他是柏拉圖和亞里士多德的學(xué)生。公元807年左右，愛因斯坦《查理曼的生平》年記錄了太陽(yáng)黑子：文中描述了公元807年3月17日，太陽(yáng)中心上方出現(xiàn)了一個(gè)小黑點(diǎn)他們觀察了8天，但是因?yàn)樵茖拥脑?，沒(méi)有觀察到小黑點(diǎn)的出現(xiàn)和消失他們認(rèn)為這個(gè)明顯的斑點(diǎn)是由水銀引起的。1128年， 伍斯特的John  在他的《約翰的編年史》中也提到了太陽(yáng)黑子，并繪制了第一張黑子圖。1610年，英國(guó)天文學(xué)家托馬斯·在望遠(yuǎn)鏡的幫助下，哈里奧特通過(guò)筆記和草圖詳細(xì)描述了他對(duì)太陽(yáng)黑子的觀察。

1611年，大衛(wèi)和約翰內(nèi)斯·法布里修斯父子獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)黑子。幾個(gè)月后，約翰內(nèi)斯堡·法布里丘斯 (Johannes   fabricius) 出版了一本名為《論太陽(yáng)中觀察到的黑子及其隨太陽(yáng)自轉(zhuǎn)》的書。約翰內(nèi)斯·在法布里修斯 他的記錄被克里斯托弗掩蓋了·薩吉納 (克里斯托弗 Scheiner )和伽利略·加利萊伊 (Galile)出版物所掩蓋。伽利略很可能與哈里奧特同時(shí)開始用望遠(yuǎn)鏡觀察太陽(yáng)黑子。然而，伽利略 的記錄沒(méi)有直到1612年才開始。

19世紀(jì)初，威廉·赫歇爾（William   Herschel）他是最早將太陽(yáng)黑子與地球的加熱和冷卻等同起來(lái)的人之一他在研究太陽(yáng)行為和太陽(yáng)結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，無(wú)意中發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)黑子從 1795 到 18003356的相對(duì)缺失由此，他發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)黑子的消失與英國(guó)小麥價(jià)格高漲同時(shí)發(fā)生。幾年后，像理查德這樣的科學(xué)家·卡林頓 號(hào)(Richard   carrington)和約翰·亨利·坡音亭 (John Henry Poynting)在 1865 和 18843356中，我們?cè)噲D找到小麥價(jià)格與太陽(yáng)黑子的關(guān)系，但都以失敗告終?，F(xiàn)代分析表明，小麥價(jià)格和太陽(yáng)黑子數(shù)量之間沒(méi)有統(tǒng)計(jì)上的顯著相關(guān)性。

太陽(yáng)充滿了非常強(qiáng)的磁場(chǎng)當(dāng)太陽(yáng)以不同的速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，赤道比兩極旋轉(zhuǎn)得快，這將產(chǎn)生“差異旋轉(zhuǎn)” 。隨著太陽(yáng)的旋轉(zhuǎn)，最終磁場(chǎng)會(huì)“突然”上升并突破表面。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，太陽(yáng)內(nèi)部的氣體會(huì)被磁場(chǎng)或“凍結(jié)”磁場(chǎng)的強(qiáng)度壓倒了對(duì)流和重力，并將氣體保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。?dāng)氣體被凍結(jié)在磁場(chǎng)中時(shí)，對(duì)流會(huì)減慢或完全關(guān)閉，從而阻止能量從太陽(yáng)內(nèi)部更深處向表面的對(duì)流轉(zhuǎn)移。如果在這個(gè)磁場(chǎng)下通過(guò)太陽(yáng)傳播的熱量較少，太陽(yáng)表面溫度就低于周圍環(huán)境，看起來(lái)就比周圍環(huán)境暗，從而形成黑子。

大小

太陽(yáng)黑子的平均面積大約是整個(gè)地球的大小。然而，太陽(yáng)黑子的大小是不同的，它們的直徑可能從 103356英里不等（16 公里）到 100，000 英里（16萬(wàn) 公里）不等。1947年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了最大的太陽(yáng)黑子群，面積約為地球表面積的18倍。

溫度

太陽(yáng)黑子區(qū)的溫度相對(duì)低于太陽(yáng)周圍的溫度。太陽(yáng)黑子的溫度范圍為 30003356 ~ 40003356 K，比太陽(yáng)周圍表面的溫度高 (5,778 K) 大約低 2000 K。

結(jié)構(gòu)

太陽(yáng)黑子最暗的區(qū)域（也是首先要觀察的區(qū)域）稱為本影。隨著太陽(yáng)黑子的成熟（變得更加強(qiáng)烈），在本影周圍會(huì)形成一個(gè)不太暗的陰影、界限分明的纖維結(jié)構(gòu)的外圍區(qū)域稱為半影。2014年，天文學(xué)家觀測(cè)到太陽(yáng)黑子的本影中存在一個(gè)很強(qiáng)的亮橋結(jié)構(gòu)，亮橋結(jié)構(gòu)上方有一個(gè)垂直振蕩的亮結(jié)構(gòu)，像一堵墻矗立在亮橋上，因此被命名為亮墻。明亮墻壁的平均高度是3.6兆米。整個(gè)明墻比周圍都要亮整個(gè)亮墻在墻頂最亮，在SDO的很多極紫外波段都可以看到。亮壁頂部上下移動(dòng)形成連續(xù)振蕩，平均振幅和平均振蕩速度分別為0.9兆米和15.4千米/秒，主振蕩周期為3.9分鐘?？傊?，成熟的黑子結(jié)構(gòu)是由本影組成的、半影、亮橋、亮墻組成。

數(shù)量

太陽(yáng)表面黑子群的數(shù)量一般用黑子的相對(duì)數(shù)量來(lái)衡量。太陽(yáng)黑子相對(duì)數(shù) (RSN) 也叫狼號(hào)、魯?shù)婪虼_定了國(guó)際太陽(yáng)黑子數(shù)或蘇黎世數(shù)·狼 (Rudolf Wolff  ) 年在瑞士蘇黎世提出。太陽(yáng)黑子相對(duì)數(shù) (R)，基本上由組數(shù)（G）和點(diǎn)數(shù)（F）通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的公式計(jì)算：R = K (10 G   F)其中k是一個(gè)系數(shù)，取決于觀測(cè)者所用望遠(yuǎn)鏡的性能、觀察地點(diǎn)的天氣狀況、觀測(cè)者的經(jīng)驗(yàn)和黑子群的分組方法。從1939年3月1日到2019年9月30日，日本三鷹天文臺(tái)分別記錄了北半球和南半球的日黑子相對(duì)數(shù)。他們對(duì)同一時(shí)間段不同來(lái)源的太陽(yáng)黑子數(shù)做了相關(guān)分析，得出K系數(shù)為0.8862。蘭卡威國(guó)家天文臺(tái)（LNO）分析了20132015年太陽(yáng)黑子的觀測(cè)數(shù)據(jù)觀測(cè)與每年第一季度最有利于觀測(cè)的季節(jié)氣候有關(guān)，在三個(gè)不同的觀測(cè)者中進(jìn)行，共觀測(cè)592天，占三年的55.3%，k系數(shù)為0.8045。

磁場(chǎng)

黑子是太陽(yáng)磁場(chǎng)的聚集區(qū)，太陽(yáng)爆發(fā)活動(dòng)的源頭是黑子所在的活動(dòng)區(qū)。太陽(yáng)黑子成對(duì)出現(xiàn)，呈東西方向排列一組有正磁場(chǎng)或北磁場(chǎng)，而另一組有負(fù)磁場(chǎng)或南磁場(chǎng)。在黑子內(nèi)部，本影磁場(chǎng)近乎垂直，而半影磁場(chǎng)相對(duì)傾斜。而本影中亮橋和半影中徑向纖維的磁場(chǎng)與背景環(huán)境結(jié)構(gòu)明顯不同。根據(jù)觀測(cè)和模擬數(shù)據(jù)，太陽(yáng)黑子中磁場(chǎng)環(huán)境的突變會(huì)在磁場(chǎng)重聯(lián)引起的亮橋附近產(chǎn)生亮度和噴流，在整個(gè)半影中也會(huì)產(chǎn)生微噴流。半影中的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，由兩個(gè)不同的磁力線系統(tǒng)組成，稱為互鎖梳狀結(jié)構(gòu)，使得半影的磁場(chǎng)強(qiáng)度下降相當(dāng)快。太陽(yáng)黑子的磁場(chǎng)大約比周圍的光球強(qiáng) 10003356倍。

黑子往往成對(duì)出現(xiàn)，大黑子周圍有小黑子，小黑子逐漸增多，形成復(fù)雜的黑子群，然后逐漸減少。太陽(yáng)黑子從最少到最多再回到最少，周期大約11年。太陽(yáng)黑子的平均壽命約為一天，少數(shù)大黑子可存在數(shù)月或一年以上。太陽(yáng)黑子最少的一年稱為太陽(yáng)活動(dòng)最少的一年；太陽(yáng)活動(dòng)最活躍的一年稱為最活躍年。大約從1645 年到335617153356年，太陽(yáng)經(jīng)歷了一段黑子活動(dòng)接近于零的時(shí)期。  這個(gè)黑子極小期被稱為蒙德極小期。1890年，英國(guó)天文學(xué)家蒙德每天連續(xù)觀察太陽(yáng)黑子，并繪制了太陽(yáng)黑子的位置圖太陽(yáng)周期中的太陽(yáng)表面他們形成的圖案就像一只蝴蝶。之所以出現(xiàn)蝴蝶模式，是因?yàn)槊總€(gè)新周期的第一個(gè)黑子大多出現(xiàn)在太陽(yáng)的中緯度區(qū)域，但隨著太陽(yáng)周期的進(jìn)展，黑子在區(qū)域方向產(chǎn)生的最多（太陽(yáng)）赤道移動(dòng)。

太陽(yáng)黑子除了11年的周期外，還有其他的周期。天文學(xué)家對(duì)1700年感興趣-在2012年和1987年逐年-通過(guò)分析2012年每日太陽(yáng)黑子數(shù)據(jù)，27.4天、11年、111.6年是全時(shí)域顯著期，55年是局部時(shí)域顯著期。

太陽(yáng)黑子活動(dòng)的強(qiáng)度會(huì)影響地表溫度。太陽(yáng)風(fēng)活動(dòng)的強(qiáng)度與太陽(yáng)黑子有關(guān)太陽(yáng)黑子越多，太陽(yáng)風(fēng)活動(dòng)越強(qiáng)。太陽(yáng)風(fēng)活動(dòng)的強(qiáng)度決定了宇宙射線的數(shù)量，進(jìn)而影響云層的覆蓋面積。云越多，地球接受的太陽(yáng)輻射越少，溫度越低。

當(dāng)太陽(yáng)黑子稀少時(shí)，太陽(yáng)的風(fēng)壓減弱，這使得來(lái)自深空的宇宙射線能夠穿透太陽(yáng)系內(nèi)部這種效應(yīng)導(dǎo)致輻射增加。宇宙射線可能會(huì)改變地球的化學(xué)成分引發(fā)閃電和種子云。宇宙射線可以穿透飛機(jī)，長(zhǎng)途商業(yè)航班的乘客在一次行程中受到的輻射和牙齒射線差不多，而飛行員受到國(guó)際輻射防護(hù)委員會(huì)的保護(hù)(ICRP)歸類為職業(yè)輻射工作人員 。

平滑太陽(yáng)黑子數(shù)會(huì)改變電離層介質(zhì)的傳輸特性，從而影響高頻通信頻率。平滑太陽(yáng)黑字的高值會(huì)干擾高頻信號(hào)的傳輸。

2006年10月，中國(guó)江蘇省天文學(xué)會(huì)對(duì)太陽(yáng)黑子的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，幾乎沒(méi)有黑子，說(shuō)明太陽(yáng)進(jìn)入了暫時(shí)的低活動(dòng)期。

2012年，由日本名古屋大學(xué)名譽(yù)教授洋介上田領(lǐng)導(dǎo)的研究小組報(bào)告了太陽(yáng)的北半球、南半球太陽(yáng)黑子數(shù)量的變化導(dǎo)致太陽(yáng)南北兩極磁極反轉(zhuǎn)，周期約為11年。同年，美國(guó)宇航局觀測(cè)到太陽(yáng)表面巨大黑子的爆發(fā)這個(gè)超級(jí)太陽(yáng)黑子的直徑是60，000英里。這預(yù)示著將會(huì)出現(xiàn)非常劇烈的太空氣候美國(guó)宇航局將這次太陽(yáng)黑子爆發(fā)命名為“AR 1476”

2020年，中國(guó)國(guó)家天文臺(tái)研究員李婷等人在云南澄江撫仙湖利用一米新型真空望遠(yuǎn)鏡，觀測(cè)到太陽(yáng)黑子附近色球?qū)用黠@的扇形噴流。同年，中國(guó)國(guó)家天文臺(tái)的研究人員在特殊的磁場(chǎng)配置下發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)黑子中的磁場(chǎng)重聯(lián)過(guò)程。根據(jù)近距離觀測(cè)太陽(yáng)黑子的飛船，美國(guó)宇航局的研究人員分析，太陽(yáng)耀斑不僅會(huì)影響國(guó)際空間站和飛船上的生命，還會(huì)影響地球上的生命。太陽(yáng)黑子通常發(fā)生在太陽(yáng)耀斑之前，因此監(jiān)測(cè)太陽(yáng)黑子非常重要。根據(jù)歐洲航天局的太陽(yáng)和日光層觀測(cè)衛(wèi)星，美國(guó)科學(xué)家（SOHO）上的邁克爾遜－多普勒成像儀的數(shù)據(jù)首次繪制出了太陽(yáng)黑子的詳細(xì)圖像，有助于研究太陽(yáng)黑子產(chǎn)生和活動(dòng)的機(jī)制。

2023年8月17日至20日，美國(guó)宇航局（NASA）的“毅力號(hào)”在探索火星上的Jezero隕石坑時(shí)，火星車觀測(cè)到太陽(yáng)表面有一個(gè)巨大的太陽(yáng)黑子，它可能會(huì)繼續(xù)增加，并在太陽(yáng)表面移動(dòng)。專家警告說(shuō)，這個(gè)太陽(yáng)黑子可能會(huì)釋放出高能爆炸，導(dǎo)致地球 美國(guó)電網(wǎng)將癱瘓。