科学家称他们已经找到了太阳磁场的来源 CNN记者凯蒂·亨特报道 4分钟阅读 美国东部时间下午4:35更新，2024年5月22日星期三 美国有线电视新闻网 — 太阳有一个强大的磁场，在恒星表面产生太阳黑子，并释放出太阳风暴，如本月地球大部分地区沐浴在美丽的极光中。 但是，太阳内部的磁场究竟是如何产生的，这是一个困扰天文学家几个世纪的难题，可以追溯到意大利天文学家伽利略的时代，他在17世纪初首次观察到太阳黑子，并注意到它们如何随时间变化。 一项跨学科研究背后的研究人员在周三发表在《自然》杂志上的一份报告中提出了一个新理论。与先前假设太阳磁场来自天体深处的研究相反，他们怀疑磁场源离地表更近。 该团队开发的模型可以帮助科学家更好地了解11年的太阳周期，并改善空间天气的预测，空间天气可能会干扰GPS和通信卫星，并使夜空观察者眼花缭乱。 “这项工作提出了一个新的假设，即太阳磁场是如何产生的，这与太阳观测结果更匹配，我们希望，这可以用来更好地预测太阳活动，”丹尼尔·勒科安特说，他是西北大学麦考密克工程学院工程科学和应用数学的助理教授，也是天体物理学跨学科探索和研究中心的成员。 “我们想预测下一个太阳周期是否会特别强，或者可能比正常情况弱。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)下一个太阳周期是强还是弱，”他补充道。 太阳黑子帮助科学家追踪太阳的活动。它们是向太空释放光、太阳物质和能量的爆炸耀斑和喷射事件的起源点。最近的太阳风暴是太阳接近“太阳最大值”的证据，这是太阳黑子数量最多的11年周期中的一个点。 “因为我们认为太阳黑子的数量与太阳内部磁场的强度有关，所以我们认为11年的太阳黑子周期反映了太阳内部磁场强度的周期，”Lecoanet说。

这张太阳磁场的照片是由美国国家航空航天局太阳动力学天文台拍摄的。美国国家航空航天局/GSFC/太阳动力学观测站模拟太阳磁场 很难看到太阳磁场线，它穿过太阳大气层形成了一个复杂的磁结构网络，比地球磁场复杂得多。为了更好地掌握太阳磁场的工作原理，科学家们求助于数学模型。 在科学上，Lecoanet和他的同事开发的模型解释了一种称为扭转振荡的现象——太阳内部和周围由磁场驱动的气体和等离子体流有助于太阳黑子的形成。 在某些地区，这一太阳特征的旋转加速或减速，而在其他地区则保持稳定。与11年的太阳磁周期一样，扭转振荡也经历了11年的周期。 “太阳观测让我们很好地了解了物质在太阳内部是如何运动的。在我们的超级计算中，我们求解了方程，以确定由于观察到的运动，太阳内部的磁场是如何变化的。” “以前没有人做过这种计算，因为没有人知道如何有效地进行计算，”他补充说。 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）处产生——比之前假设的距离太阳表面近得多。其他模型表明它要深得多——大约13万英里（209，200公里）。 “我们的新假设为以前模型中缺失的扭转振荡提供了一个自然的解释，”Lecoanet说。 天体物理学之谜 Lecoanet说，一个重要的突破是开发新的数值算法来进行计算。该论文的第一作者、英国爱丁堡大学教授杰夫·瓦西尔在大约20年前提出了这个想法，但开发算法花了10多年时间，并需要一台强大的美国国家航空航天局超级计算机来进行模拟。 “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，如果我试图在笔记本电脑上运行这些计算，我将需要大约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·兹韦贝尔在与该研究同时发表的一篇评论中表示，初步结果很有趣，将有助于为未来的模型和研究提供信息。她没有参与这项研究。 Zweibel说，该团队已经“在理论组合中添加了一种挑衅性的成分，这可能是解开这个天体物理学之谜的关键。”