太陽大氣層的自轉(zhuǎn)有什么規(guī)律，特別是不同高度的太陽大氣，自轉(zhuǎn)又是如何變化的，此前一直沒有定論。然而，6月13日刊發(fā)于國際學(xué)術(shù)期刊《自然·天文學(xué)》的一篇論文，為理解太陽大氣的自轉(zhuǎn)規(guī)律提供新視角。來自南京大學(xué)、中國科學(xué)院云南天文臺、上海航天技術(shù)研究院的科研人員根據(jù)我國首顆太陽探測科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星“羲和號”最新的探測結(jié)果，精確刻畫出太陽大氣較差自轉(zhuǎn)的三維圖像。“與以往人們對太陽自轉(zhuǎn)的理解不同，太陽大氣從內(nèi)到外的自轉(zhuǎn)速度越來越快。”論文共同通訊作者、“羲和號”衛(wèi)星首席科學(xué)家、南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院教授丁明德告訴科技日報記者。
丁明德介紹，恒星是一個巨大的等離子體球體，它不同部分的自轉(zhuǎn)存在差異性，這被稱為“較差自轉(zhuǎn)”。
太陽是唯一一顆可實(shí)現(xiàn)高空間分辨率觀測的恒星，是研究恒星自轉(zhuǎn)的重要標(biāo)本。與大多數(shù)恒星一樣，太陽的結(jié)構(gòu)從里到外可分為核心區(qū)、輻射區(qū)、對流區(qū)和大氣層。
“目前科學(xué)家們明確了有關(guān)太陽自轉(zhuǎn)的兩個重要規(guī)律：一是太陽從輻射區(qū)到對流區(qū)的過渡區(qū)域，自轉(zhuǎn)速度存在明顯變化；二是太陽的自轉(zhuǎn)速度從赤道向兩極區(qū)域逐漸遞減。然而，對于太陽大氣層自轉(zhuǎn)速度的變化規(guī)律，至今沒有確切定論。”論文共同通訊作者、“羲和號”科學(xué)與應(yīng)用系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師、南京大學(xué)教授李川介紹。
太陽大氣層可以被太陽探測器直接觀測到，也是太陽活動和太陽風(fēng)起源的區(qū)域。丁明德表示，“羲和號”通過對太陽Hα（氫阿爾法）譜線、Si I（中性硅原子）譜線和Fe I（中性鐵原子）的高精度觀測，相當(dāng)于為整個太陽大氣做了一次全方位掃描，再通過譜線進(jìn)行反演，由此得到了國際上首個太陽大氣多層次多普勒速度圖。
“我們經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，太陽大氣的自轉(zhuǎn)速度隨著太陽大氣高度的升高，有明顯增加的趨勢，也就是說，太陽色球?qū)拥淖赞D(zhuǎn)轉(zhuǎn)速比光球?qū)涌臁?rdquo;李川解釋，此前人們曾猜測太陽高層大氣的轉(zhuǎn)動是由低層大氣的粘滯效應(yīng)帶動的，所以自轉(zhuǎn)速度應(yīng)該隨高度而逐漸降低。但此次觀測到的自轉(zhuǎn)現(xiàn)象與之相反。我們進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，這是由無處不在的小尺度磁場結(jié)構(gòu)及其與太陽大氣的“磁凍結(jié)”效應(yīng)造成的。
“太陽高層大氣溫度比較高，等離子體完全電離為離子和電子，它們會凍結(jié)在太陽磁場上，跟著磁場一起轉(zhuǎn)，所以磁場得以更高效地拖拽太陽大氣，因而轉(zhuǎn)速快；但太陽低層大氣的溫度相對較低，等離子體中的沒有被電離的中性原子就不會跟著太陽磁場一起移動，所以轉(zhuǎn)速慢一些。”丁明德認(rèn)為，此次的科學(xué)發(fā)現(xiàn)為研究太陽磁場的起源、太陽大氣的加熱提供了重要的觀測證據(jù)。
“此外，太陽高層大氣的自轉(zhuǎn)速度更快，意味著太陽風(fēng)損失的角動量不可小視，這對太陽自轉(zhuǎn)起到了‘剎車’作用。因此，太陽隨著‘年齡’增大，自轉(zhuǎn)也會逐漸減慢。”丁明德說。
太陽大氣層的自轉(zhuǎn)有什么規(guī)律，特別是不同高度的太陽大氣，自轉(zhuǎn)又是如何變化的，此前一直沒有定論。然而，6月13日刊發(fā)于國際學(xué)術(shù)期刊《自然·天文學(xué)》的一篇論文，為理解太陽大氣的自轉(zhuǎn)規(guī)律提供新視角。來自南京大學(xué)、中國科學(xué)院云南天文臺、上海航天技術(shù)研究院的科研人員根據(jù)我國首顆太陽探測科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星“羲和號”最新的探測結(jié)果，精確刻畫出太陽大氣較差自轉(zhuǎn)的三維圖像。“與以往人們對太陽自轉(zhuǎn)的理解不同，太陽大氣從內(nèi)到外的自轉(zhuǎn)速度越來越快。”論文共同通訊作者、“羲和號”衛(wèi)星首席科學(xué)家、南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院教授丁明德告訴科技日報記者。
丁明德介紹，恒星是一個巨大的等離子體球體，它不同部分的自轉(zhuǎn)存在差異性，這被稱為“較差自轉(zhuǎn)”。
太陽是唯一一顆可實(shí)現(xiàn)高空間分辨率觀測的恒星，是研究恒星自轉(zhuǎn)的重要標(biāo)本。與大多數(shù)恒星一樣，太陽的結(jié)構(gòu)從里到外可分為核心區(qū)、輻射區(qū)、對流區(qū)和大氣層。
“目前科學(xué)家們明確了有關(guān)太陽自轉(zhuǎn)的兩個重要規(guī)律：一是太陽從輻射區(qū)到對流區(qū)的過渡區(qū)域，自轉(zhuǎn)速度存在明顯變化；二是太陽的自轉(zhuǎn)速度從赤道向兩極區(qū)域逐漸遞減。然而，對于太陽大氣層自轉(zhuǎn)速度的變化規(guī)律，至今沒有確切定論。”論文共同通訊作者、“羲和號”科學(xué)與應(yīng)用系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師、南京大學(xué)教授李川介紹。
太陽大氣層可以被太陽探測器直接觀測到，也是太陽活動和太陽風(fēng)起源的區(qū)域。丁明德表示，“羲和號”通過對太陽Hα（氫阿爾法）譜線、Si I（中性硅原子）譜線和Fe I（中性鐵原子）的高精度觀測，相當(dāng)于為整個太陽大氣做了一次全方位掃描，再通過譜線進(jìn)行反演，由此得到了國際上首個太陽大氣多層次多普勒速度圖。
“我們經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，太陽大氣的自轉(zhuǎn)速度隨著太陽大氣高度的升高，有明顯增加的趨勢，也就是說，太陽色球?qū)拥淖赞D(zhuǎn)轉(zhuǎn)速比光球?qū)涌臁?rdquo;李川解釋，此前人們曾猜測太陽高層大氣的轉(zhuǎn)動是由低層大氣的粘滯效應(yīng)帶動的，所以自轉(zhuǎn)速度應(yīng)該隨高度而逐漸降低。但此次觀測到的自轉(zhuǎn)現(xiàn)象與之相反。我們進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，這是由無處不在的小尺度磁場結(jié)構(gòu)及其與太陽大氣的“磁凍結(jié)”效應(yīng)造成的。
“太陽高層大氣溫度比較高，等離子體完全電離為離子和電子，它們會凍結(jié)在太陽磁場上，跟著磁場一起轉(zhuǎn)，所以磁場得以更高效地拖拽太陽大氣，因而轉(zhuǎn)速快；但太陽低層大氣的溫度相對較低，等離子體中的沒有被電離的中性原子就不會跟著太陽磁場一起移動，所以轉(zhuǎn)速慢一些。”丁明德認(rèn)為，此次的科學(xué)發(fā)現(xiàn)為研究太陽磁場的起源、太陽大氣的加熱提供了重要的觀測證據(jù)。
“此外，太陽高層大氣的自轉(zhuǎn)速度更快，意味著太陽風(fēng)損失的角動量不可小視，這對太陽自轉(zhuǎn)起到了‘剎車’作用。因此，太陽隨著‘年齡’增大，自轉(zhuǎn)也會逐漸減慢。”丁明德說。
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