隨著時間的推移，太陽似乎會改變其脾氣，黑暗的斑點會出現和消失，巨大的能量爆發射向太空，而地球則會因衛星或電力系統受到干擾而短暫感受到影響。雖然這些變化的原因從原理上講已經為人所知，主要是由於磁性作用，但實際的變化則發生在太陽深處，遠在我們所能觀察到的發光表面之下。至今為止，那個區域完全難以觸及，科學家只能猜測那裡發生了什麼。然而，一項新的研究利用數十年的衛星數據重建了太陽內部磁場的三維圖像，這讓研究人員第一次能夠跟踪太陽磁性如何在表面之下演變。
研究作者指出：“在觀測上，沒有任何技術，包括日震學，能夠估算內部磁場。我們首次重建了內部大規模磁場的動態。”太陽的磁場是由其內部熱的帶電氣體運動所產生的，這一過程稱為太陽發電機，運作於表面之下的深處。問題在於，沒有儀器可以直接測量這些層次的磁場，衛星僅僅記錄了在太陽可見表面上發生的事情，讓科學家不得不推測其餘部分。
在這項研究中，研究人員採取了不同的方法。他們收集了近三十年來（從 1996 年到 2025 年）由太陽衛星記錄的每日磁場圖，這些圖顯示了磁場在哪些地方出現及其隨時間的變化。研究作者將這些信息輸入到一個詳細的三維電腦模型中，以模擬太陽的內部磁場機制。隨著新的表面數據進入模型，它不斷自我調整，以保持物理一致性。這使得研究人員能夠逆向推理，識別出最可能的隱藏在表面之下的磁結構和流動，從而產生觀察到的模式。
為了檢驗這種方法的可靠性，科學家要求模型重建過去的太陽週期。這些週期約持續 11 年，標誌著太陽活動的上升和下降。模型成功再現了衛星時代觀察到的多個週期，包括太陽黑子從高緯度逐漸移向太陽赤道的過程，這是評估週期發展的一個關鍵指標。研究作者聲稱：“我們基於數據的模型成功再現了關鍵的觀測特徵，如表面蝴蝶圖、準確的極場演變和軸偶極矩。”
最終的測試是一個預測。研究人員在特定時間點停止添加新數據，讓模型自行運行。即使沒有新的觀察數據，模型也能正確預測未來三至四年內太陽活動的主要特徵。根據研究人員的說法：“模擬的環帶場與太陽黑子數量之間存在強相關性，這使我們的三維磁圖驅動模型成為太陽週期的一個穩健預測模型。”這一結果標誌著科學家研究太陽方式的轉變。現在，他們可以間接且持續地監測太陽內部，而不是將其視為一個不可知的區域。
更可靠的太陽活動預測能夠幫助保護衛星，降低對導航系統的風險，並為電網運營商提前預警地磁擾動。然而，目前的模型仍依賴於長期的衛星任務，必須持續不中斷才能保持有效。接下來，研究人員希望進一步改進他們的技術，目標是預測不僅何時太陽活動會加劇，還有可能在太陽表面形成活躍區域的位置。這項研究已發表於《天體物理學期刊快報》。
