科学家距离揭开太阳磁场之谜又近了一步

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美国有线电视新闻网
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太阳拥有强大的磁场，会在恒星表面产生太阳黑子，并引发太阳风暴，就像吞没地球大部分地区的太阳风暴一样。 这个月有美丽的北极光。

但这个磁场到底是如何在太阳内部产生的，是一个困扰天文学家几个世纪的谜团，可以追溯到意大利天文学家伽利略时代。 由制成 首次观测太阳黑子 在十七世纪初，并注意到它随着时间的推移而变化。

多学科研究背后的研究人员在报告中提出了新理论 周三发表在《自然》杂志上。 与之前假设太阳磁场源自天体深处的研究相反，他们怀疑源头距离地表更近。

该团队开发的模型可以帮助科学家更好地理解 太阳活动周期为11年 改善太空天气的预测，这可能会干扰 GPS 和通信卫星，并让夜空观察者眼花缭乱的北极光。

工程与应用科学助理教授 Daniel Lequaint 表示：“这项工作提出了关于太阳磁场如何产生的新假设，它更好地符合太阳观测结果，我们希望它可以用来更好地预测太阳活动。” 西北大学麦考密克工程学院数学家，天体物理学跨学科探索与研究中心成员。

“我们想要预测下一个太阳周期是否会特别强，或者可能比平时弱。他补充说，以前的模型（假设太阳磁场是在太阳深处产生的）无法做出准确的预测或（确定）。下一个太阳系的周期是强还是弱。

太阳黑子帮助科学家追踪太阳的活动。 它是爆炸耀斑和喷射事件的起源点，将光、太阳物质和能量释放到太空中。 最近的太阳风暴证明太阳正在接近其“太阳活动极大期”——在其 11 年周期中，太阳黑子数量最多。

“因为我们相信太阳黑子的数量与太阳内部磁场的强度有关，所以我们相信 11 年的太阳黑子周期反映了太阳内部磁场强度的周期，”Lequanit 说。

很难看到太阳的磁场线，它蜿蜒穿过太阳大气层，形成一个复杂的磁结构网络，远比地球磁场复杂。 为了更好地了解太阳磁场的工作原理，科学家们求助于数学模型。

在科学上，Lecuanet 和他的同事开发的模型解释了一种称为扭转振荡的现象，即太阳内部和周围的磁力驱动的气体和等离子体流动，从而有助于太阳黑子的形成。

在某些地区，这种太阳特征的旋转会加速或减慢，而在其他地区则保持不变。 与11年的太阳磁周期一样，扭转振荡也经历11年的周期。

“太阳观测让我们对太阳内部的物质如何运动有了一个很好的了解，在我们的超级计算机计算中，我们通过求解方程来确定太阳内部的磁场如何因观测到的运动而变化，”勒科因特说。

他补充道：“以前没有人做过这样的计算，因为没有人知道如何有效地进行计算。”

该小组的计算表明，磁场可以在太阳表面以下约 20,000 英里（32,100 公里）的深度产生，比之前假设的更接近表面。 其他模型表明它更深，大约 130,000 英里（209,200 公里）。

“我们的新假设为之前模型中缺失的扭转振荡提供了自然的解释，”勒奎内特说。

Lequanit 表示，重要的成就是开发了新的数字算法来运行计算。 该研究的主要作者、英国爱丁堡大学教授 Jeff Vassell 大约 20 年前提出了这个想法，但开发算法花了 10 多年的时间，并且需要强大的 NASA 超级计算机来实现工作，莱坎特说。 模拟。

“我们在这项调查中使用了大约 1500 万个 CPU 小时，”他说。 “这意味着，如果我尝试在笔记本电脑上进行计算，大约需要 450 年的时间。”

威斯康星大学麦迪逊分校天文学和物理学教授埃伦·兹维贝尔(Ellen Zwibel)在与这项研究同时发表的评论中表示，初步结果很有趣，将有助于为未来的模型和研究提供信息。 她没有参加这项研究。

茨威贝尔说，该团队在理论组合中添加了“一个挑衅性的元素，这可能是解开这个天体物理之谜的关键”。