科学家揭示了确定太阳周期的新线索

科学家发现了确定太阳周期的新线索

从2012年4月到2013年4月,美国宇航局SDO拍摄了25张独立的照片。这张照片显示了这段时期活跃区域向赤道移动的轨迹。图片来源:NASA / SDO /戈达德

科学家们发现了一个新的标记来跟踪太阳周期的进程,提供了一种新的方式来观察磁场的演变和通过我们最近的恒星。

大约每隔11年,太阳就会经历一个完全的性格变化,从平静到剧烈的活跃。太阳活动的高度,被称为太阳活动极大期,是大量太阳黑子出现的时期,并伴有剧烈的喷发,将辐射和太阳粒子发射到遥远的太空。

然而,太阳循环的时间远非精确。由于人类在17世纪开始定期录制太阳黑子,因此连续的太阳能最大值之间的时间一直短至九年,但只要14岁,就很难确定其原因。现在,研究人员已经发现了一个新的标记,以跟踪太阳循环亮点的过程,太阳能氛围中的一点亮点,让我们观察太阳内的材料的恒定灌木。这些标记提供了一种观看磁场演变和移动通过我们最接近的明星的新方法。他们还表明,可能需要大量调整,建立关于这种神秘周期的动力的理论。

历史上,关于太阳内部活动驱动太阳周期的理论只依赖于一组观测:太阳黑子的探测,这是一项可以追溯到几个世纪前的数据记录。在过去的几十年里,由于认识到太阳黑子是强磁场区域,研究人员还能够从9000多万英里以外的地方对太阳进行磁场测量。

“太阳黑子一直是理解太阳内部机制的标志,”科罗拉多州博尔德国家大气研究中心的空间科学家斯科特·麦金托什(Scott McIntosh)说,他是一篇关于这些结果的论文的第一作者发表在2014年9月1日的《天体物理学杂志》上.“但是太阳黑子形成的过程还没有被很好地理解,更不用说那些控制它们迁移和驱动它们运动的因素了。”现在我们可以看到太阳大气中有一些亮点,它们就像锚定在更深处的浮标一样。它们帮助我们形成了一幅不同的太阳内部图像。”

在一个太阳活动周期中,太阳黑子倾向于逐渐向纬度较低的地方迁移,向赤道移动。盛行的理论是,在每个太阳半球,有两个对称的大循环物质,就像巨大的传送带,从两极到赤道,在那里它们沉入太阳深处,然后稳定地返回两极。这些传送带也使磁场在太阳大气中旋转。该理论认为,太阳黑子的运动与这种流动是同步的——跟踪太阳黑子的运动使对这种流动的研究成为可能,并在此基础上发展了有关太阳周期的理论。但仍有很多未知:为什么太阳黑子只出现在低于30度的地方?是什么原因导致连续周期的太阳黑子突然将磁极从正转到负,或者反过来?为什么周期的时机如此多变?

从2010年开始,McIntosh和他的同事开始跟踪太阳的不同磁性平衡区域的大小,也就是说,有一个相同数量的磁场指向太阳的区域。该团队发现以前已经看到的尺寸的磁性包裹,但也发现比以前所指出的包裹更大 - 关于直径木星.研究人员还观察了太阳大气图像中的这些区域,日冕,由美国宇航局太阳动力学观测站(SDO)。他们注意到,无处不在的极紫外光和x光点,即所谓的亮点,更喜欢在这些大区域的顶点周围徘徊,因为它们的规模巨大,被称为“g节点”。

因此,这些亮点和g节点为追踪物质在太阳内部的流动开启了一种全新的方法。麦金托什和他的同事随后收集了过去18年欧洲航天局和美国宇航局太阳和日光层天文台以及SDO可用的观测资料,以监测上一个太阳周期的进展和当前太阳周期的开始。他们发现,随着时间的推移,这些标记带——以及下面相应的大磁场——也沿着太阳黑子的路径稳定地向赤道移动,但从纬度约55度开始。此外,太阳的每个半球通常都有不止一个这样的带。

太阳活动周期的新观测

太阳物质的磁条——南北两极交替——向太阳赤道移动。这样的观测可能会改变我们对太阳22年周期驱动因素的看法。图片来源:S. McIntosh

McIntosh解释说,磁场线的复杂相互作用可以在太阳的内部发生,这些内部在很大程度上隐藏在视野中。最近的观察结果表明,阳光填充有不同偏振磁性材料的带,一旦它们形成,稳定地向赤道移动到高纬度。这些频带将具有北部或南部磁极性,并且它们的符号在每个半球中交替,使得极性总是取消。例如,看着Sun的北半球,最接近赤道的乐队 - 也许是北极极性 - 将具有将其连接到另一个频段的磁场线,在南极极度的更高纬度。在赤道中,在太阳的下半部分,发生了类似的过程,但是乐队将是越赤道横跨赤道的镜像的几乎镜像,距离较高纬度的北部和北部。磁场线将连接四个带;在每个半球和赤道上面也是如此。

虽然现场线仍然相对较短,但太阳的磁系统更平静,产生较少的太阳黑子和爆发较少。这是太阳能最低限度。但是,一旦两个低纬度行进乐队到达赤道,他们的极性基本上互相取消。突然消失。这一过程,从迁移开始在赤道完成19年的平均需要19年,但被视为从16到大约21年之间变化。

在赤道之争和抵消之后,太阳只剩下两大带迁移到大约纬度30度。来自这些带的磁力线要长得多,所以两个半球的带彼此之间的感觉较弱。此时,太阳黑子开始在太阳带上迅速增长,开始上升到太阳活动高峰期。然而,这种生长只能持续这么长时间,因为在高纬度地区,产生新的相反极性带的过程已经开始了。当新的太阳黑子带开始出现时,复杂的四带联系又开始了,太阳黑子的数量在低纬度带开始减少。

在这种情况下,它是磁带的循环 - 每个乐队的寿命,因为它朝向赤道进行游行 - 真正定义整个太阳循环。“因此,11年的太阳循环可以被视为两个更长的周期之间的重叠,”罗伯德·罗德曼州立大学的博士和美国宇航局总部的纸张联合作家。

新的概念模型也解释了为什么太阳黑子会在30度以下被困并突然改变迹象。然而,该模型提出了一个关于不同纬度线的问题:为什么磁标记,亮点和g节点,开始出现在55度?

麦金托什说:“在那个纬度以上,太阳大气似乎与它下面的旋转不相关联。”“因此,我们有理由相信,在太阳内部,与赤道附近地区相比,高纬度地区有非常不同的内部运动和演化。55度似乎是太阳的关键纬度,我们需要进一步探索。”

太阳周期理论最好的验证方法是预测我们何时会看到下一个太阳活动极小期和下一个太阳活动极大期。这篇研究论文预测,太阳将在2017年下半年的某个时候进入太阳活动极小期,下一个周期的太阳黑子将在2019年底出现。

利蒙说:“人们会预测这个太阳周期何时结束,何时开始。”“在2019年或2020年的某个时候,有些人会被证明是对的,有些人会被证明是错的。”

与此同时,不管麦金托什和他的同事们提供的新假设是否正确,这些长期的亮点和g节点位置提供了一套新的观测数据,以探索太阳黑子之外的太阳活动驱动因素。将这些信息插入到太阳模型中将为改进对我们的恒星的模拟提供一个机会。这些先进的模型还能告诉我们更多关于其他恒星的信息,从而使我们更好地了解更奇异、更遥远的天体上类似的磁场活动。

出版:Scott W.McIntosh等,“解密太阳能磁性活动”。I.关于太阳黑子周期与小磁性的演变的关系,“2014,APJ,792,12;DOI:10.1088 / 0004-637x / 792 / 1/12

研究的PDF副本解密太阳能磁性活动I:关于太阳黑子循环与小磁性的演变之间的关系

图片:NASA / SDO / GODDARD;S. McIntosh.

1评论“科学家揭示了确定太阳循环的新线索”

  1. 谢谢你。

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