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我们的恒星的表面行为有一些尚未解决的奇怪特征。因此,在赤道,太阳物质绕其轴旋转的速度比在两极快得多。这称为差动旋转。也就是说,在不同的纬度,从极地到赤道,是不同的。直到最近,科学家们还无法解释这个悖论。马克斯·普朗克太阳系研究所的物理学家承担了解决太阳问题的任务。结果超出了预期。
温差太阳赤道大约需要 24 天转一圈,这早已不是什么秘密;而在两极则需要更长的时间 10 天。事实证明,整个对流区的这种旋转是相当恒定的:距可见太阳表面约 20 万公里深。在这一层中,热等离子体受到最强烈的干扰,因此形成了非常强大的磁性和恒星的活动。
科学家们只能用这些区域的温度差异来解释这种差异,然后纯粹从理论上解释,因为由于缺乏必要的仪器,不可能测量真实的温度。毕竟,太阳的内部深处被加热到一百万度。
德国MPS科学家根据对太阳长周期振荡的观测,想出了自己的计算方法。他们发现太阳动力学观测站使用其磁力和日震断层扫描仪收集的 2017-2021 年所有数据都很有用。
全球动态正是在那个时期,太阳表面记录了全球波动。它们与在太阳表面肆虐数月的巨大惯性漩涡非常相似。高纬度地区的涡旋速度达到70公里/小时,尤其明显。
所有收集到的观测数据都存储在该研究所拥有的一台功能强大的计算机中。它产生了一系列大规模 3D 模拟,而以前只使用 2D 模型,并假设关于太阳旋转轴对称。
不出所料,这一切都是漩涡造成的。正是它们将大量热量从太阳两极传递到赤道。还可以测量这些区域之间的温差。乍一看,这个角度微不足道——只有7°。
“两极和赤道之间非常小的温差控制着太阳角动量的平衡,因此是其全球动力学的重要反馈机制,”MPS 主任洛朗·吉松 (Laurent Gizon) 说。
太阳振荡研究合著者罗伯特·卡梅伦补充道:“如果太阳极点比赤道热约 7 度,那么这足以让漩涡在恒星表面的大部分区域达到每小时 70 公里左右的速度。”
同样,温带气旋在地球上形成。尽管细节不同,但物理过程本身是相似的。事实证明,太阳的自转模式是由长周期太阳振荡控制的,这类似于地球大气中塑造地球天气的斜压不稳定波。
这项研究特别重要,因为研究太阳内部的物理学特别困难。现在研究这个问题的科学家有机会依赖长期太阳振荡的数据。现在每个人都知道他们在名人的工作中扮演着多么积极的角色。MPS 员工将详细说明振荡在太阳过程中的作用,并评估其在太阳研究中的诊断潜力。