研究表明,太阳的磁场起源于离地表非常近的地方

我们可能刚刚朝着解开一个困扰科学家一个多世纪的谜团迈出了一大步。

由于太阳磁场是1908年首次被发现,我们一直在努力了解它在太阳中产生的位置,一个被称为发电机的区域。

现在,由爱丁堡大学的数学家杰弗里·瓦西尔(Geoffrey Vasil)领导的新研究发现,太阳发电机并不像以前认为的那样位于太阳深处,而是非常接近其表面,深度仅为32,000公里(20,000英里)。

为什么这很重要?因为对太阳的活动周期知之甚少以某种方式与它的磁场有关– 知道发电机所在的位置是弄清楚是什么驱动了太阳周期的关键。

“了解太阳磁场的起源一直是一个悬而未决的问题自伽利略以来并且对于预测未来的太阳活动很重要,例如可能撞击地球的耀斑。应用数学家丹尼尔·勒科内特(Daniel Lecoanet)说伊利诺伊州西北大学。

“这项工作提出了一个关于太阳磁场如何产生的新假设,该假设与太阳观测结果更加匹配,我们希望可以用来更好地预测太阳活动。

太阳磁场非常混乱和动态,科学家们长期以来一直在寻求详细了解产生它的原因。

我们知道地球的磁场是由发电机的外核:对流、旋转、导电流体,将动能转化为延伸到太空的电场和磁场。

太阳的内部运作比我们居住的行星要复杂得多,也难以观察,但它们的影响很大。

太阳的磁活动与其太阳黑子、耀斑和日冕物质抛射活动有关。这推动了太空天气可以有一个明显的潜在危险,对地球的影响。

2024 年 5 月 20 日的太阳,当它接近其活动周期的顶峰时,覆盖着其磁场的可视化。(美国宇航局/美国建筑师协会/LMSAL)

这种活动以大约 11 年的周期起伏。在太阳极大期,当太阳最活跃时,太阳黑子和耀斑猖獗,它的磁极会反转它们的极性。太阳的行为还有其他变化方式。

其中之一是扭转振荡.因为太阳不是固体,而是流体,所以它不会以相同的速度全局旋转。扭转振荡是地下变化在太阳在某些纬度的自转中,它们与太阳黑子周期密切相关。

“因为波与磁周期具有相同的周期,所以人们认为这些现象是相互关联的,”Lecoanet解释道.

“然而,传统的太阳磁场'深层理论'并不能解释这些扭转振荡的来源。一个有趣的线索是,扭转振荡只在太阳表面附近。

“我们的假设,”Lecoanet继续说道,“就是磁循环和扭转振荡是同一物理过程的不同表现形式。

蝴蝶图显示了太阳黑子随时间和太阳纬度的变化。(美国宇航局)

根据理论,一个深发电机应该埋在太阳表面以下200,000公里(124,000英里)以上,在对流区的底部。但这个模型也产生了我们在太阳上没有观察到的特征,比如高纬度地区的强磁场,并且无法解释其他特征,比如太阳黑子跟随太阳磁活动的方式。

Vasil和他的同事们基于表面表现的真实数据进行了最先进的数值模拟。太阳内部的声波,并发现太阳的真实行为最接近于离太阳表面不远的发电机,即所谓的近地表剪切层.

这个浅层发电机不仅产生了一个像我们一样表现的太阳,而且还将扭转振荡和太阳黑子活动紧密联系在一起。这是对传统思维的突破,但是其他近期研究建议我们需要开始寻找太阳奥秘的新解决方案,因为传统无法解决它。

“我认为这个结果可能会引起争议,”应用数学家基顿·伯恩斯(Keaton Burns)说麻省理工学院(MIT),该研究的合著者。

“社区的大多数人都专注于在太阳深处寻找发电机行动。现在我们展示了一种不同的机制,似乎与观察结果更匹配。

该团队的研究已发表在自然界.

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