在太陽上發(fā)現(xiàn)的緩慢波可以撥開太陽磁場(chǎng)的迷霧

40年前就已經(jīng)預(yù)言了這種長(zhǎng)周期波的存在。

（圖解：在太陽表面發(fā)現(xiàn)的長(zhǎng)等離子體波起源于其表面深處。 圖源：MPS）

有史以來第一次，科學(xué)家們?cè)谔柋砻姘l(fā)現(xiàn)巨大的等離子體緩慢波，這可以幫助我們解釋隱藏在這顆恒星磁場(chǎng)背后的謎團(tuán)。

（圖解：ESA/NASA太陽軌道載具在 2020 年首次近距離通過太陽時(shí)拍攝的首批圖像之一。 圖源: space.com）

來自德國(guó)馬克思·普朗克太陽系研究所和德國(guó)哥廷根大學(xué)的研究人員查看了過去十年NASA太陽動(dòng)力學(xué)天文臺(tái)獲取的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)太陽表面的等離子體漩渦的移動(dòng)速度僅為3邁（5km/h），這和一個(gè)人步行的速度差不多。

（圖解：太陽動(dòng)力學(xué)天文臺(tái)有一個(gè)日震和磁成像儀（HMI）、一個(gè)大氣成像組件（AIA）、一個(gè)極紫外線變化實(shí)驗(yàn)儀（EVE），以及太陽能電池陣列和高增益天線。 圖源：space.com）

作為新研究的一部分，研究人員利用電腦模型重建了這些波，以期能了解它們的起源。他們發(fā)現(xiàn)，可能是由于太陽不同區(qū)域內(nèi)不同的自轉(zhuǎn)速度引起了等離子體的運(yùn)動(dòng)，這種差異化的自轉(zhuǎn)現(xiàn)象被稱為太陽較差自轉(zhuǎn)。例如，在極區(qū)，太陽每34.4天自轉(zhuǎn)一周，但在赤道地區(qū)，太陽自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間少于25天。

這次發(fā)現(xiàn)的波動(dòng)覆蓋了這顆恒星表面的大部分區(qū)域，并且規(guī)模遠(yuǎn)大于之前在2013年發(fā)現(xiàn)的當(dāng)時(shí)最大的太陽等離子波。

（圖解：這張圖片描繪了 2010 年 6 月 8 日太陽上巨大的等離子體胞元流動(dòng)路徑。紅色的胞元樣式表示等離子體自西向東流動(dòng)，藍(lán)色的表示向西流動(dòng)。 圖源：space.com）

研究團(tuán)隊(duì)期望，通過對(duì)太陽表面以下的波動(dòng)形狀進(jìn)行模擬，可以加深我們對(duì)這顆宿主恒星行為背后起推動(dòng)作用的部分過程的理解。

在這些過程中，其中一個(gè)過程被稱為太陽發(fā)電機(jī)，太陽內(nèi)部的等離子體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了太陽磁場(chǎng)。太陽磁場(chǎng)又反過來導(dǎo)致了太陽周期。太陽周期是指太陽活動(dòng)的周期性漲落，具體表現(xiàn)為太陽黑子和太陽爆發(fā)數(shù)量的差異。

（圖解：這張圖片對(duì)比了太陽最活躍（太陽極大）和最不活躍（太陽極?。r(shí)的樣子。 圖源：space.com）

“這個(gè)模型使我們可以看到太陽的內(nèi)部，并且確定這個(gè)振蕩的完整3D結(jié)構(gòu)?！庇韧小へ惪嗽谝黄獔?bào)告中如此說道。他是MPS的一名研究生，同時(shí)也是描述這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的論文的作者之一?！?/p>

這個(gè)團(tuán)隊(duì)觀察到了幾種不同的波動(dòng)，它們的振蕩規(guī)模頻率各不相同。其中一些波動(dòng)在中緯度或赤道地區(qū)達(dá)到速度極大，另一些則在極區(qū)達(dá)到速度極大。

“所有這些我們?cè)谔柹嫌^察到的新的振蕩都受到太陽較差自轉(zhuǎn)的強(qiáng)烈影響?！眮碜訫PS的太陽物理學(xué)家兼共同作者達(dá)明·富尼埃在一篇報(bào)道中如此說道。

“這些振蕩對(duì)太陽內(nèi)部的性質(zhì)敏感，尤其是對(duì)湍流運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度，及其相關(guān)的太陽介質(zhì)的粘度、對(duì)流驅(qū)動(dòng)的強(qiáng)度。” 羅伯特·卡梅倫說道。他是達(dá)明的同事，同時(shí)也是共同作者之一。

對(duì)流驅(qū)動(dòng)是指太陽內(nèi)部的熱物質(zhì)涌向太陽表面。這些由SDO觀察到的并且可以在模型中重現(xiàn)的波動(dòng)，可以起源于深達(dá)125000英里(200000km)的太陽“對(duì)流區(qū)”邊緣。

早在20世紀(jì)60年代，科學(xué)家就已經(jīng)了解太陽表面的短波（約5分鐘）。他們成功利用這些波動(dòng)，了解到了太陽內(nèi)部的諸多活動(dòng)，這種方法與地質(zhì)學(xué)家利用穿過地殼的地震波研究地球內(nèi)部活動(dòng)的方法相似。事實(shí)上，正是因?yàn)檫@些波動(dòng)，才使得研究人員得以重現(xiàn)太陽內(nèi)部物質(zhì)隨深度和緯度變化的自轉(zhuǎn)。在過去的約40年里，曾有研究人員推斷，長(zhǎng)周期的波動(dòng)必然存在。

“新型太陽振蕩的發(fā)現(xiàn)令人非常激動(dòng)，因?yàn)樗軒椭覀冞M(jìn)一步了解太陽的性質(zhì)，如對(duì)流驅(qū)動(dòng)的強(qiáng)度，而對(duì)流驅(qū)動(dòng)的強(qiáng)度最終控制著太陽發(fā)電機(jī)?！毙抡撐牡牡谝蛔髡呗謇省ぜ稍谝黄獔?bào)道中如此說道。

利用來自全球日震觀測(cè)網(wǎng)的數(shù)據(jù)，研究團(tuán)隊(duì)得以證實(shí)來自SDO的結(jié)果。全球日震觀測(cè)網(wǎng)由位于美國(guó)、澳大利亞、印度、西班牙和智利的六個(gè)太陽觀測(cè)站組成。

BY: Tereza Pultarova

FY: ASL

如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)布后聯(lián)系作者刪除

轉(zhuǎn)載還請(qǐng)取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處