太阳慢波的发现可能会解开磁场之谜

来源：中国数字科技馆

科学家首次在太阳表面观测到巨大的缓慢移动的等离子体波，这可能有助于解释恒星磁场背后的谜团。

从美国宇航局太阳动力观测站（SDO）的十年数据来看，来自马克斯·普朗克太阳系研究所（MPS）和德国哥廷根大学的研究人员检测到等离子体漩涡以每小时3英里（5公里/小时）的慢速在太阳表面扩散，速度与人类行走的速度大约相同。

作为一项新研究的一部分，科学家们使用计算机模型重现了这些波，并了解了它们的起源。他们发现，它们的运动很可能是由太阳的不同区域以不同的速度旋转这一事实驱动的，这种现象被称为太阳的微分旋转。例如，极地地区每34.4天完成一次自转，而太阳赤道绕轴自转时间为25天。

最近观测到的波覆盖了恒星表面的很大一部分，比2013年描述的已知最大的太阳等离子波要大得多。

研究小组希望，通过模拟这些波在太阳表面下的样子，他们将能够加深对驱动我们的主星行为的某些过程的理解。

其中一个过程就是所谓的太阳发电机，太阳内部等离子体的运动产生了太阳的磁场。太阳的磁场反过来又驱动着太阳活动周期，即恒星活动的周期性涨落，这反映在太阳黑子和太阳喷发的数量上。

MPS的研究生、描述这些发现的文件的合著者Yuto Bekki在一份声明中说："这些模型使我们能够观察太阳内部，确定振荡的完整三维结构。研究小组观察了几种不同大小的波，这些波会随着各种频率的摆动而摆动。虽然有些海浪在两极周围显示最大速度，而另一些波在中纬度或赤道周围以最快的速度出现。

MPS太阳物理学家和合著者Damien Fournier在声明中说:“我们在太阳上观察到的所有这些新的振荡都受到太阳不同自转的强烈影响。”他的同事和合著者罗伯特·卡梅伦补充说:“这种振荡对太阳内部的特性也很敏感:特别是对太阳介质的湍流运动强度和相关的粘度，以及对对流驱动的强度。”

对流驱动是指热物质从太阳内部向太阳表面上升。SDO观测到并在模型中复制的波可能从深度达125,000英里(200,000公里)的太阳所谓的“对流区”的边缘升起。

自20世纪60年代以来，科学家们已经知道太阳表面有短波（约5分钟）。他们成功地利用这些波以类似的方式了解恒星内部的许多过程，地质学家研究地震波在地壳中回荡，以了解地球内部正在发生的事情。事实上，正是由于这些波，研究人员在过去能够重建太阳物质的自转如何依赖于深度和纬度。在过去的40年左右的时间里，一些研究人员甚至推测，更长的周期波必须存在。

"一种新型太阳振荡的发现非常令人兴奋，因为它使我们能够推断出特性，如最终控制太阳发电机的对流驱动的强度，"新论文的主要作者洛朗·吉松在声明中说。

该研究小组通过全球振荡网络组(GONG)的数据证实了SDO的结果，该网络由美国、澳大利亚、印度、西班牙和智利的6个太阳观测站组成。