太陽黑子，是指太陽表面因溫度較低形成的暗區。太陽黑子是太陽活動最明顯的標記。最早關于太陽黑子的記載是出現在公元前800年中國的《周易》一書中。西方關于太陽黑子的記載是在公元前300年由古希臘學者泰奧弗拉斯托斯提出。黑子相對數的變化是太陽活動強弱的重要指示。太陽黑子相對數又稱沃爾夫黑子相對數，表示太陽黑子活動程度的一種指數。
黑子的平均面積大約相當于整個地球大小。太陽黑子存在于太陽光球表面，是磁場的聚集之處，溫度比比太陽周圍表面的溫度 (5778 K) 低約 2000 K。其數量和位置每隔一段時間會發生周期性變化。近年來各國對太陽黑子的觀測研究取得了很大進展。
太陽黑子出現的周期對地球通信系統、和天氣等有一定影響，并使宇宙射線穿透內部太陽系，改變地球高層大氣化學成分。
發現與記載
公元前800年春秋早期，《周易》一書中出現就對太陽黑子的記載：“日中見斗”和“日中見沫”。公元前四世紀中期（戰國時期），中國的天文學家甘德發現并認為黑子是太陽的一部分，并稱太陽黑子為“日食”。公元前165年，《玉海》一書也對太陽黑子有過記載。但是世界公認的是公元前28年《漢書·五行志》中對太陽黑子的記載：“和平元年……三月乙未，日出黃，有黑氣大如錢，居日中央。”據統計，中國從漢和平元年到明朝末，有100多次對太陽黑子的紀錄。
西方文獻中第一次明確提及太陽黑子是在公元前 300 年左右，由古希臘學者泰奧弗拉斯托斯 (Theophrastus)提出，他是柏拉圖和亞里士多德的學生。公元807年左右，艾因哈德的《查理曼的生平》中對太陽黑子有所記載：文中描述了公元807年3月17日，太陽中心偏上方出現了小黑點，他們對其進行了8天的觀測，但是由于云層的關系，小黑點的出現和消失，他們沒有觀察到，他們認為這明顯的斑點是水星造成的。1128年，John of Worceste在他的《約翰的編年史》中也提到了太陽黑子，并且繪制了第一張太陽黑子圖。1610年，英國天文學家托馬斯·哈里奧特在望遠鏡的幫助下，通過筆記和草圖詳細描述了他對太陽黑子的觀測結果。1611年，大衛和約翰內斯·法布里修斯父子獨立發現了太陽黑子。幾個月后，約翰內斯·法布里修斯 (Johannes Fabricius) 出版了一本名為《論太陽中觀察到的黑子及其隨太陽自轉》的書。約翰內斯·法布里修斯29 歲去世后，他的紀錄因為晦澀難懂，被克里斯托夫·沙伊納 ( Christoph Scheiner )和伽利略·伽利萊 ( Galileo Galilei)出版物所掩蓋。伽利略很可能與托馬斯·哈里奧特大約在同一時間開始望遠鏡觀測太陽黑子。然而，伽利略的記錄直到1612年才開始。
19世紀初，威廉·赫歇爾（William Herschel）是最早將太陽黑子與地球加熱和冷卻等同起來的人之一，在他研究太陽行為和太陽結構的過程中，無意間發現了從 1795 年 7 月到 1800 年 1 月太陽黑子相對缺失的情況，由此他發現，太陽黑子的消失與英國小麥價格的高漲同時發生。多年后，科學家如理查德·卡林頓 (Richard Carrington)和約翰·亨利·坡印廷 (John Henry Poynting)于 1865 年和 1884 年嘗試尋找小麥價格與太陽黑子之間的聯系，但均以失敗告終。現代分析發現，小麥價格與太陽黑子數量之間不存在統計上顯著的相關性。
定義
太陽黑子是太陽表面比周圍區域溫度更低的區域，太陽黑子是由太陽磁場形成的。也可以解釋為在太陽的光球層上，有一些旋渦狀的氣流，看起來是黑色的，這些旋渦氣流就是太陽黑子。太陽黑子是人們肉眼可能觀測到的。?
形成
太陽充滿了非常強的磁場，當太陽以不同的速度旋轉時，赤道旋轉的速度比兩極旋轉的速度快，就會產生“差異旋轉” 。隨著太陽的旋轉，最終磁場會“突然”上升并突破表面。當這種情況發生時，太陽內部的氣體會被磁場粘住或“凍結”，磁場的強度壓倒了對流和重力，并將氣體固定在適當的位置。當氣體被凍結在磁場中時，對流就會減慢或完全關閉，從而阻止能量從太陽內部更深處到表面的對流轉移。如果在該磁場位置通過太陽傳播的熱量較少，則該處太陽表面溫度比周圍環境溫度低，并且看起來比周圍環境更暗就形成了太陽黑子。
物理特征
大小
太陽黑子的平均面積大約有整個地球那么大。然而，太陽黑子的大小是不一樣的，它們的直徑大小可能從 10 英里（16 公里）到 100,000 英里（160,000 公里）不等。1947年，科學家發現了最大的太陽黑子群，其面積約為地球表面積的18倍。
溫度
太陽黑子區域的溫度比太陽周圍區域的溫度相對較低。太陽黑子的溫度變化范圍為 3000 ~4000 K，比太陽周圍表面的溫度 (5,778 K) 低約 2000 K。
結構
太陽黑子最暗的區域（也是第一個被觀察到的區域）稱為本影。隨著太陽黑子的成熟（變得更加強烈），在本影周圍會形成一個不太暗的、輪廓清晰的纖維狀結構的外圍區域被稱為半影。2014年，天文學家觀測到在黑子本影區存在著很強的亮橋結構，在亮橋結構的上方存在著垂直振蕩的亮結構，像是立在亮橋上的一堵墻，所以形象的將其命名為亮墻。亮墻的平均高度為3.6兆米。亮墻的整體都要比周圍區域明亮，整個亮墻屬墻頂最亮，在SDO的多個極紫外波段可見。亮墻的頂部上下運動，形成連續的振蕩，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。綜上成熟的黑子結構由本影、半影、亮橋、亮墻組成。
數量
太陽表面存在的太陽黑子群數量一般是由太陽黑子相對數來衡量的。太陽黑子相對數 (RSN) 也稱為沃爾夫數、國際太陽黑子數或蘇黎世數，僅僅表示太陽可見半球的黑子情況，是由魯道夫·沃爾夫 (Rudolf Wolf) 于 1849 年在瑞士蘇黎世提出的。太陽黑子相對數 (R)，基本上由組數（G）和點數（F）通過簡單的公式計算得出：R = K (10 G + F)，其中K是一個系數，它取決于觀測者所用望遠鏡的性能、觀測地點的天氣條件、觀測者的經驗以及黑子群的分群方法。日本三鷹天文臺1939年3月1日至2019年9月30日期間，分別記錄北半球和南半球的每日太陽黑子相對數。他們對相同時間間隔來源不同的黑子數量進行了相關分析，得出K系數為0.8862。蘭卡威國家天文臺（LNO）對2013年至2015年太陽黑子觀測數據進行了分析，觀測與每年第一季度天空最有利于觀測的季節性氣候相關，并且是在3個不同的觀察者之間進行的，其中總共觀察592天，占3年的55.3%，得出K系數為0.8045。
磁場
黑子是太陽磁場的聚集區域，太陽爆發活動的源頭就是黑子所在的活動區。太陽黑子成對出現，沿東西方向排列，一組將具有正磁場或北磁場，而另一組將具有負磁場或南磁場。在黑子內部本影磁場接近垂直，而半影磁場相對傾斜。但是本影中的亮橋和半影中的徑向纖維中的磁場與背景環境結構明顯不同。根據觀測和模擬數據顯示，在黑子內部磁場環境突變會產生由磁重聯驅動引起在亮橋附近的增亮和噴流，以及整個半影中的微噴流等。半影中的磁場結構復雜，由兩個不同的磁力線系統組成被稱為互鎖梳狀結構，使得外半影磁場強度下降得相當快。太陽黑子的磁場比周圍光球層強約 1000 倍。
周期演化
黑子常成對出現，大黑子周圍有小黑子，并逐漸增加，在形成復雜的黑子群，然后又逐漸減少。太陽黑子從最少到最多再回到最少，大約有11年的周期，其數值變化與太陽輻射能量波動直接相關。太陽黑子的平均壽命約為1天，也有少數大黑子可存在數月或一年以上。太陽黑子數最少的那一年被稱作太陽活動極小年；最多的那一年則被稱作太陽活動極大年。從大約1645 年到 1715 年，太陽經歷了一段太陽黑子活動接近于零的時期。? 這個太陽黑子極小期被稱為蒙德極小期。1890年英國天文學家蒙德每天對太陽黑子進行持續觀測并繪制了太陽周期過程中太陽表面斑點的位置圖，它們形成的圖案就像一只蝴蝶。蝴蝶圖案的原因是每個新周期的第一個太陽黑子大多出現在太陽的中緯度地區，但隨著太陽周期的進行，太陽黑子產生最多的區域向（太陽）赤道移動。
太陽黑子除了11年的周期性，還有其他周期性。天文學家對1700-2012年逐年和1987-2012年逐日太陽黑子資料的分析，得出27.4天、11年、111.6年為全時域顯著周期，55年為局部時域顯著周期。
影響
太陽黑子活動強弱會影響地表氣溫。太陽風活動的強弱與黑子有關，黑子越多，太陽風活動越強。太陽風活動的強弱決定了宇宙射線的多少，宇宙射線又影響著云層的覆蓋面積。云層越多，地球受太陽輻射越少，氣溫越低。
太陽黑子極少時期導致太陽風壓的減弱，使得來自深空的宇宙射線能夠穿透內部太陽系，這種效應導致輻射增加。宇宙射線可能會改變地球高層大氣的化學成分，引發閃電和種子云。宇宙射線可以穿透飛機，乘坐長途商業航班的乘客在單次旅行中受到的輻射量與牙科 X 射線類似，而飛行員則被國際放射防護委員會 (ICRP)歸類為職業輻射工作者?。
?平滑太陽黑子數會改變電離層介質的透射特性，從而使高頻通信頻率受到影響。平滑太陽黑字數值過高，會干擾高頻信號的傳輸。
觀測與研究
2006年10月，中國江蘇省天文學會對太陽黑子的觀測發現幾乎不見黑子，表明太陽進入暫時的活動低谷期。
2012年，日本名古屋大學名譽教授上出洋介領導的研究小組報告太陽北半球、南半球黑子數量變化導致太陽的北極和南極以大約11年為一個周期出現磁極顛倒現象。同年美國航空航天局觀測到太陽表面巨大太陽黑子噴發，此次超級太陽黑子直徑有6萬英里。這預示著將有很猛烈的太空氣候，美國宇航局將這次的太陽黑子噴發命名為“AR 1476”。
2020年，中國國家天文臺項目研究員李婷等人利用云南澄江撫仙湖一米新真空望遠鏡觀測到太陽黑子附近的色球表觀扇形噴流。，同年，中國國家天文臺科研人員在太陽黑子中發現特殊磁場位型下的磁重聯過程。美國宇航局研究人員根據近距離觀察太陽黑子的航天器分析太陽耀斑不僅會影響國際空間站和航天器上的生命，也會影響地球上的生命。而太陽黑子通常發生在太陽耀斑之前，所以對黑子的監測很重要。美國科學家根據歐洲航天局的太陽與日光層觀測衛星（SOHO）上的邁克爾遜－多普勒成像儀的數據首次繪制出了太陽黑子內部的細節圖像，這一研究成果有助于對太陽黑子產生和活動的機制的研究。
2023年8月17日至8月20日，美國航空航天局（NASA）的“毅力號”火星漫游車在探索火星的杰澤羅環形山時觀測到太陽表面出現了一個巨大的黑子，可能會繼續增大并在太陽表面移動。專家警告稱，這個黑子可能會釋放高能爆炸，導致地球電網癱瘓。2024年的觀測數據進一步顯示，第25太陽活動周2024年1月的太陽黑子相對數平均值為160，該數值超過第24周峰年水平，但低于第23周峰年水平。
參考資料 >
Great Moments in the History of Solar Physics.astro.2023-07-18
Sunspot Explained.everything.explained.today.2023-07-18
How big is a sunspot?.coolcosmos.2023-07-09
國家天文臺科研人員在太陽黑子中發現特殊磁場位型下的磁重聯過程.中國科學院國家天文臺.2023-07-10
Why Do Sunspots Appear Dark?.perfectatom.2023-07-10
天文學家：近日太陽黑子活動進入低谷期.央視網.2023-07-10
名古屋大學研究發現太陽黑子數與太陽磁極顛倒有關.美國華裔教授專家網.2023-07-10
美宇航局最新觀測到太陽表面巨大太陽黑子噴發.央視網.2023-07-10
天文學家發現太陽黑子附近的色球表觀扇形噴流.國家天文科學數據中心.2023-07-10
NASA科學家研究太陽黑子，對遙遠的恒星進行模擬觀測.中華網.2023-07-10
The Influence of Sunspot Number on High Frequency Radio Propagation.core.ac.uk.2023-07-10
NASA: Sunspots Vanishing Faster than Expected.wattsupwiththat.2023-07-10
On Sunspots.silo.pub.2023-07-18
Sunspots: What are they, and why do they occur?.space.2023-07-09
History of Sunspot Observations.windows2universe.2023-07-18
What are sunspots?.aavso.2023-07-09
SUNSPOTS/SOLAR CYCLE.swpc.noaa.2023-07-10
國家天文臺研究人員發現并命名太陽黑子中的亮墻結構.中國科學院國家天文臺.2023-07-10
RELATIVE SUNSPOT NUMBER (RSN).data.gov.2023-07-10
The North–South Asymmetry of Sunspot Relative Numbers Based on Complex Network Technique.mdpi.2023-07-19
Relative Sunspot Number Observed from 2013 to 2015 at Langkawi National Observatory.researchgate.2023-07-19
Sunspotsand the Solar Max.earthobservatory.nasa.gov.2023-07-11
The Sun and Sunspots.weather.2023-07-10
Sunspots at Solar Maximum and Minimum.earthobservatory.nasa.2023-07-10
美國科學家觀測到太陽黑子內部動態結構 .中央電視臺.2023-07-10
太陽表面驚現巨大黑子，或釋放高能爆炸，導致地球電網癱瘓.南方都市報-今日頭條.2023-08-25