太阳有很多活动规律，并经历不同的活动周期。最著名的周期可能是黑子（Schwabe）周期，其节奏为11年。但是，具有更长时间尺度的周期又如何呢？科学家如何理解它们？事实证明，太阳在树环上留下了一些隐藏的线索。
太阳有很多活动规律，并经历不同的活动周期。最著名的周期可能是黑子（Schwabe）周期，其节奏为11年。但是，具有更长时间尺度的周期又如何呢？科学家如何理解它们？
事实证明，太阳在树环上留下了一些隐藏的线索。
大约400年前，天文学家开始使用新发明的望远镜观察太阳。他们注意到黑子来来往往，并开始记录它们的出现和消散。他们不知道他们代表什么。
这些观察教给我们很多有关太阳活动的知识。太阳黑子越多，太阳内部的活动就越多。
但是还有其他持续时间更长的周期，它们会影响地球及其气候。400年的记录虽然在某些方面很出色，但不能告诉我们很多关于长期周期的信息。
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（罗伯特·罗德/全球变暖法案/ CC BY-SA 3.0）
11年的Schwabe周期本身就是这些更长周期的一部分。一组科学家希望将Schwabe循环重建到400多年后的时间，以了解它们如何组合在一起。为此，他们必须揭露太阳在树木内留下的线索。这些线索是宇宙射线产生的放射性核素的形式。
研究团队由苏黎世联邦理工学院离子束物理实验室的Hans-Arno Synal和Lukas Wacker领导。他们通过测量树木年轮中的放射性碳浓度，追溯了Schwabe循环的历史可追溯到969年。
他们在题为“树环中的放射性碳揭示的最近一个千年中的十一年太阳周期”的论文中发表了他们的结果。它发表在《 自然地球科学》杂志上。
树木的妙处在于它们每年都在生长。因此，每年，当它们又增长一圈时，这就是Sun在那一年的产量的快照。将所有这些环拼合在一起就可以准确地了解太阳活动。在这项研究中，科学家们研究了英格兰和瑞士的树木年轮档案。
每个环含有少量的放射性碳-每1万亿个原子中只有14个碳原子。由于科学家知道C14的半衰期约为5700年，因此他们可以计算出每个环长成时大气中C14原子的浓度。
在这里，它变得更加令人着迷：年轮中的放射性碳并非来自太阳。它来自宇宙射线，它是从太阳系以外的地方到达地球的。
但是太阳的磁场有助于阻止这些宇宙射线到达地球。太阳的磁场越强大，到达树木被树木吸收的C14同位素就越少。因此，树木年轮中较低的C14含量与较高的太阳活动时间有关。
但是，测量树木年轮中这些微量的C14同位素并不容易，而且每年都无法检测出差异。
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400年中使用了极其费力的计数方法。”
计数方法使用盖革（Geiger）计数器测量每种同位素的衰变事件。该方法需要大量材料和大量时间。
该小组提出了另一种方法：加速器质谱。这种类型的光谱仪是在20世纪中叶开发的，特别适用于检测寿命长的放射性同位素，例如C14。
在“利用现代加速器质谱法，我们现在能够为C14浓度测量到0.1％以内，在短短与那名小一千倍树木年轮样本几个小时”，说博士研究生尼古拉斯·布雷姆新闻稿，谁负责对于那些分析。
树环样品包含两种类型的碳。C12是放射性C14同位素，是两种稳定碳同位素中含量最高的。
加速器质谱仪先将这两种同位素加速，然后再将其发送通过磁场。由于它们的质量不同，该场将一种碳定向为一种方式，将另一种同位素定向为另一种方向。然后对测量结果进行统计分析。
（由Hah / BioMed Central Ltd / CC BY 2.0）
图像： 加速器质谱仪的简单示意图。由于它们的权重不同，因此C13和C14相互分离，可以测量C14。
结果，科学家团队能够从969年到1933年之间一直重建太阳的活动记录。他们的重建证实了太阳从11年开始的Schwabe周期一直追溯到公元969年 。
它也表明，在长期的太阳极小期中，该周期的幅度或太阳活动的上升和下降幅度较小。
他们的重建也证实了其他事情。993年，发生了明显的太阳质子事件，使大气C14达到峰值。当太阳发出的质子加速到足以穿透地球磁场并在大气中引起电离时，就会发生这些事件。关于993事件，一直存在争论，但这项工作证实了它的存在。
实际上，结果比证实993年的事件还远。研究人员还发现了另外两个质子事件的证据：一个是1052，另一个是1279。这是第一次检测到这些事件，这可能表明他们发生的频率比想像的要高。
这非常有趣，因为这些事件可能会对地球和卫星上的电子设备造成危害。
地球上有一些非常长寿的树木。其中之一，是加州的一种名为“ Methuselah”的鬃毛松树，据信大约有5,000年的历史。但是对于本研究，没有必要打扰古老的活树。取而代之的是，研究人员研究了仍在站立的建筑物中使用的古老木材，例如英国赫特福德郡圣奥尔本斯的圣奥尔本修道院教堂。
它的建造可以追溯到十一世纪。该小组检查了英国和瑞士11座不同建筑中的13种不同木材。
这种类型的分析有可能使我们更多地了解太阳。有一些树木年轮档案可以追溯到14,000年，当时仍然使用了富含碳的亚化石木材。
研究人员希望使用他们的方法来测量木材中的C14浓度，这将有助于他们将太阳活动重建到最后一个冰期结束。