天文学家发现了海王星云量变化与 11 年太阳周期之间的联系，在太阳周期中，太阳纠缠磁场的消长推动着太阳活动。这一发现源自美国宇航局哈勃太空望远镜和夏威夷 W. M. 凯克天文台三十年来对海王星的观测，以及加利福尼亚州里克天文台的数据。

海王星与太阳活动之间的联系令行星科学家们感到惊讶，因为海王星是太阳系中最远的主行星，它接受的阳光强度只有地球的 0.1%。然而，海王星的全球多云天气似乎是由太阳活动驱动的，而不是由行星的四季（每个季节持续约 40 年）驱动的。

目前，海王星的云层覆盖明显稀少，只有一些云层盘旋在这颗巨大行星的南极上空。加州大学伯克利分校领导的一个天文学家小组发现，通常在冰巨星中纬度地区看到的大量云层在2019年开始消退。

这项研究的资深作者、加州大学伯克利分校天文学名誉教授伊姆克-德-帕特（Imke de Pater）说："海王星上的云消失得如此之快，令我感到惊讶。我们基本上看到云的活动在几个月内就减少了。"

这组哈勃太空望远镜图像记录了海王星云量的消长。这组长达近 30 年的观测结果表明，在太阳周期的峰值之后，云层的数量会越来越多--太阳的活动水平在 11 年的时间里有节奏地上升和下降。太阳的紫外线辐射水平绘制在纵轴上。11 年周期的下轴为 1994 年至 2022 年。顶部的哈勃观测结果清楚地显示了云的丰度与太阳活动峰值之间的相关性。化学变化是由光化学引起的，光化学发生在海王星高层大气中，形成云需要时间。资料来源：NASA、ESA、LASP、Erandi Chavez（加州大学伯克利分校）、Imke de Pater（加州大学伯克利分校）

位于马萨诸塞州剑桥市的哈佛-史密森天体物理学中心（CfA）的研究生埃兰迪-查韦斯（Erandi Chavez）说："即使在四年后的今天，我们今年六月拍摄的最新图像仍然显示，海王星的云层还没有恢复到以前的水平。这是非常令人兴奋和出乎意料的，尤其是因为海王星之前的低云活动期并没有这么剧烈和持久。"

为了监测海王星外观的演变，查韦斯和她的团队分析了 2002 年至 2022 年拍摄的凯克天文台图像、1994 年开始的哈勃太空望远镜档案观测数据，以及 2018 年至 2019 年来自加利福尼亚州里克天文台的数据。

近年来，凯克天文台的观测数据得到了"黄昏地带"（Twilight Zone）计划和哈勃外行星大气遗产（OPAL）计划所拍摄图像的补充。

这些图像揭示了海王星云层的季节性变化与太阳周期（太阳磁场每 11 年翻转一次，变得像毛线球一样纠结）之间的一种有趣模式。这从太阳黑子数量的增加和太阳耀斑活动的增加中可以明显看出。随着这个周期的进行，太阳的暴躁行为会发展到最高点，直到磁场"拗"下来，极性发生逆转。然后，太阳重新回到最低点，开始另一个周期。

当太阳出现暴风雨天气时，更强烈的紫外线（UV）辐射会涌入太阳系。研究人员发现，太阳活动周期达到顶峰两年后，海王星上出现的云层越来越多。研究小组进一步发现，云的数量与冰巨星反射太阳光的亮度之间存在正相关。

德-帕特说："这些非凡的数据为我们提供了最有力的证据，证明海王星的云层与太阳周期相关。我们的发现支持了这样一种理论，即当太阳的紫外线足够强烈时，可能会引发产生海王星云层的光化学反应。"

科学家们通过观察海王星29年观测期间记录的2.5个云层活动周期，发现了太阳周期与海王星多云天气模式之间的联系。在此期间，海王星的反射率在 2002 年增加，然后在 2007 年减弱。海王星在 2015 年再次变亮，然后在 2020 年变暗到观测到的最低水平，也就是大部分云层消失的时候。

太阳引起的海王星亮度变化似乎与海王星上云层的消长相对同步。不过，太阳周期的高峰与海王星上云层的丰富程度之间有两年的时间差。这种化学变化是由光化学引起的，光化学发生在海王星高层大气中，形成云需要时间。

"能够利用地球上的望远镜来研究一个距离我们超过 25 亿英里的世界的气候，这真是令人着迷，"凯克天文台天文学家卡洛斯-阿尔瓦雷斯（Carlos Alvarez）说。"技术和观测方面的进步使我们能够制约海王星的大气模型，而大气模型是了解冰巨行星气候与太阳周期之间相关性的关键。"

然而，还需要做更多的工作。例如，虽然紫外线阳光的增加可能会产生更多的云雾，但也可能使它们变暗，从而降低海王星的整体亮度。海王星上从大气深处升起的风暴会影响云层，但与光化学产生的云层无关，因此可能会使与太阳周期的相关研究变得复杂。还需要继续对海王星进行观测，以了解目前这种近乎无云的状态会持续多久。

"研究小组将继续跟踪海王星的云活动。"德-帕特说："我们在最新的凯克图像中看到了更多的云层，这些图像是在美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜观测海王星的同时拍摄的；这些云层尤其出现在北纬度和高海拔地区，这与过去大约两年中观测到的太阳紫外线通量增加所预期的一样。"

来自哈勃、韦伯太空望远镜、凯克天文台和里克天文台的综合数据将有助于进一步研究导致海王星动态外观的物理和化学因素。这反过来可能有助于加深天文学家对海王星以及系外行星的了解，因为太阳系外的许多行星都被认为具有类似海王星的特性。