天文學家發現了海王星雲量變化與11 年太陽週期之間的聯繫，在太陽週期中，太陽糾纏磁場的消長推動著太陽活動。這一發現源自美國宇航局哈勃太空望遠鏡和夏威夷WM 凱克天文台三十年來對海王星的觀測，以及加利福尼亞州里克天文台的數據。

海王星與太陽活動之間的聯繫令行星科學家們感到驚訝，因為海王星是太陽系中最遠的主行星，它接受的陽光強度只有地球的0.1%。然而，海王星的全球多雲天氣似乎是由太陽活動驅動的，而不是由行星的四季（每個季節持續約40 年）驅動的。

目前，海王星的雲層覆蓋明顯稀少，只有一些雲層盤旋在這顆巨大行星的南極上空。加州大學伯克利分校領導的一個天文學家小組發現，通常在冰巨星中緯度地區看到的大量雲層在2019年開始消退。

這項研究的資深作者、加州大學伯克利分校天文學名譽教授伊姆克-德-帕特（Imke de Pater）說：”海王星上的雲消失得如此之快，令我感到驚訝。我們基本上看到雲的活動在幾個月內就減少了。”

這組哈勃太空望遠鏡圖像記錄了海王星雲量的消長。這組長達近30 年的觀測結果表明，在太陽週期的峰值之後，雲層的數量會越來越多–太陽的活動水平在11 年的時間裡有節奏地上升和下降。太陽的紫外線輻射水平繪製在縱軸上。11 年周期的下軸為1994 年至2022 年。頂部的哈勃觀測結果清楚地顯示了雲的豐度與太陽活動峰值之間的相關性。化學變化是由光化學引起的，光化學發生在海王星高層大氣中，形成雲需要時間。資料來源：NASA、ESA、LASP、Erandi Chavez（加州大學伯克利分校）、Imke de Pater（加州大學伯克利分校）

位於馬薩諸塞州劍橋市的哈佛-史密森天體物理學中心（CfA）的研究生埃蘭迪-查韋斯（Erandi Chavez）說：”即使在四年後的今天，我們今年六月拍攝的最新圖像仍然顯示，海王星的雲層還沒有恢復到以前的水平。這是非常令人興奮和出乎意料的，尤其是因為海王星之前的低雲活動期並沒有這麼劇烈和持久。”

為了監測海王星外觀的演變，查韋斯和她的團隊分析了2002 年至2022 年拍攝的凱克天文台圖像、1994 年開始的哈勃太空望遠鏡檔案觀測數據，以及2018 年至2019 年來自加利福尼亞州里克天文台的數據。

近年來，凱克天文台的觀測數據得到了”黃昏地帶”（Twilight Zone）計劃和哈勃外行星大氣遺產（OPAL）計劃所拍攝圖像的補充。

這些圖像揭示了海王星雲層的季節性變化與太陽週期（太陽磁場每11 年翻轉一次，變得像毛線球一樣糾結）之間的一種有趣模式。這從太陽黑子數量的增加和太陽耀斑活動的增加中可以明顯看出。隨著這個週期的進行，太陽的暴躁行為會發展到最高點，直到磁場”拗”下來，極性發生逆轉。然後，太陽重新回到最低點，開始另一個週期。

當太陽出現暴風雨天氣時，更強烈的紫外線（UV）輻射會湧入太陽系。研究人員發現，太陽活動週期達到頂峰兩年後，海王星上出現的雲層越來越多。研究小組進一步發現，雲的數量與冰巨星反射太陽光的亮度之間存在正相關。

德-帕特說：”這些非凡的數據為我們提供了最有力的證據，證明海王星的雲層與太陽週期相關。我們的發現支持了這樣一種理論，即當太陽的紫外線足夠強烈時，可能會引發產生海王星雲層的光化學反應。”

科學家們通過觀察海王星29年觀測期間記錄的2.5個雲層活動週期，發現了太陽週期與海王星多雲天氣模式之間的聯繫。在此期間，海王星的反射率在2002 年增加，然後在2007 年減弱。海王星在2015 年再次變亮，然後在2020 年變暗到觀測到的最低水平，也就是大部分雲層消失的時候。

太陽引起的海王星亮度變化似乎與海王星上雲層的消長相對同步。不過，太陽週期的高峰與海王星上雲層的豐富程度之間有兩年的時間差。這種化學變化是由光化學引起的，光化學發生在海王星高層大氣中，形成雲需要時間。

“能夠利用地球上的望遠鏡來研究一個距離我們超過25 億英里的世界的氣候，這真是令人著迷，”凱克天文台天文學家卡洛斯-阿爾瓦雷斯（Carlos Alvarez）說。”技術和觀測方面的進步使我們能夠制約海王星的大氣模型，而大氣模型是了解冰巨行星氣候與太陽週期之間相關性的關鍵。”

然而，還需要做更多的工作。例如，雖然紫外線陽光的增加可能會產生更多的雲霧，但也可能使它們變暗，從而降低海王星的整體亮度。海王星上從大氣深處升起的風暴會影響雲層，但與光化學產生的雲層無關，因此可能會使與太陽週期的相關研究變得複雜。還需要繼續對海王星進行觀測，以了解目前這種近乎無雲的狀態會持續多久。

“研究小組將繼續跟踪海王星的雲活動。”德-帕特說：”我們在最新的凱克圖像中看到了更多的雲層，這些圖像是在美國宇航局詹姆斯-韋伯太空望遠鏡觀測海王星的同時拍攝的；這些雲層尤其出現在北緯度和高海拔地區，這與過去大約兩年中觀測到的太陽紫外線通量增加所預期的一樣。”

來自哈勃、韋伯太空望遠鏡、凱克天文台和里克天文台的綜合數據將有助於進一步研究導致海王星動態外觀的物理和化學因素。這反過來可能有助於加深天文學家對海王星以及系外行星的了解，因為太陽系外的許多行星都被認為具有類似海王星的特性。