在太阳上发现的缓慢波可以拨开太阳磁场的迷雾

40年前就已经预言了这种长周期波的存在。

（图解：在太阳表面发现的长等离子体波起源于其表面深处。 图源：MPS）

有史以来第一次，科学家们在太阳表面发现巨大的等离子体缓慢波，这可以帮助我们解释隐藏在这颗恒星磁场背后的谜团。

（图解：ESA/NASA太阳轨道载具在 2020 年首次近距离通过太阳时拍摄的首批图像之一。 图源: space.com）

来自德国马克思·普朗克太阳系研究所和德国哥廷根大学的研究人员查看了过去十年NASA太阳动力学天文台获取的数据，发现太阳表面的等离子体漩涡的移动速度仅为3迈（5km/h），这和一个人步行的速度差不多。

（图解：太阳动力学天文台有一个日震和磁成像仪（HMI）、一个大气成像组件（AIA）、一个极紫外线变化实验仪（EVE），以及太阳能电池阵列和高增益天线。 图源：space.com）

作为新研究的一部分，研究人员利用电脑模型重建了这些波，以期能了解它们的起源。他们发现，可能是由于太阳不同区域内不同的自转速度引起了等离子体的运动，这种差异化的自转现象被称为太阳较差自转。例如，在极区，太阳每34.4天自转一周，但在赤道地区，太阳自转一周的时间少于25天。

这次发现的波动覆盖了这颗恒星表面的大部分区域，并且规模远大于之前在2013年发现的当时最大的太阳等离子波。

（图解：这张图片描绘了 2010 年 6 月 8 日太阳上巨大的等离子体胞元流动路径。红色的胞元样式表示等离子体自西向东流动，蓝色的表示向西流动。 图源：space.com）

研究团队期望，通过对太阳表面以下的波动形状进行模拟，可以加深我们对这颗宿主恒星行为背后起推动作用的部分过程的理解。

在这些过程中，其中一个过程被称为太阳发电机，太阳内部的等离子体运动产生了太阳磁场。太阳磁场又反过来导致了太阳周期。太阳周期是指太阳活动的周期性涨落，具体表现为太阳黑子和太阳爆发数量的差异。

（图解：这张图片对比了太阳最活跃（太阳极大）和最不活跃（太阳极小）时的样子。 图源：space.com）

“这个模型使我们可以看到太阳的内部，并且确定这个振荡的完整3D结构。”尤托·贝克在一篇报告中如此说道。他是MPS的一名研究生，同时也是描述这项发现的论文的作者之一。·

这个团队观察到了几种不同的波动，它们的振荡规模频率各不相同。其中一些波动在中纬度或赤道地区达到速度极大，另一些则在极区达到速度极大。

“所有这些我们在太阳上观察到的新的振荡都受到太阳较差自转的强烈影响。”来自MPS的太阳物理学家兼共同作者达明·富尼埃在一篇报道中如此说道。

“这些振荡对太阳内部的性质敏感，尤其是对湍流运动的强度，及其相关的太阳介质的粘度、对流驱动的强度。” 罗伯特·卡梅伦说道。他是达明的同事，同时也是共同作者之一。

对流驱动是指太阳内部的热物质涌向太阳表面。这些由SDO观察到的并且可以在模型中重现的波动，可以起源于深达125000英里(200000km)的太阳“对流区”边缘。

早在20世纪60年代，科学家就已经了解太阳表面的短波（约5分钟）。他们成功利用这些波动，了解到了太阳内部的诸多活动，这种方法与地质学家利用穿过地壳的地震波研究地球内部活动的方法相似。事实上，正是因为这些波动，才使得研究人员得以重现太阳内部物质随深度和纬度变化的自转。在过去的约40年里，曾有研究人员推断，长周期的波动必然存在。

“新型太阳振荡的发现令人非常激动，因为它能帮助我们进一步了解太阳的性质，如对流驱动的强度，而对流驱动的强度最终控制着太阳发电机。”新论文的第一作者洛朗·吉松在一篇报道中如此说道。

利用来自全球日震观测网的数据，研究团队得以证实来自SDO的结果。全球日震观测网由位于美国、澳大利亚、印度、西班牙和智利的六个太阳观测站组成。

BY: Tereza Pultarova

FY: ASL

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