“羲和号”绘制出国际首个太阳大气自转的三维图像
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“与以往人们对太阳自转的理解不同,太阳大气从内到外的自转速度越来越快。”论文共同通讯作者、“羲和号”卫星首席科学家、南京大学天文与空间科学学院教授丁明德告诉记者。
论文共同通讯作者、“羲和号”科学与应用系统总设计师、南京大学教授李川介绍:“目前科学家们明确了有关太阳自转的两个重要规律:一是太阳从辐射区到对流区的过渡区域,自转速度存在明显变化;二是太阳的自转速度从赤道向两极区域逐渐递减。然而,对于太阳大气层自转速度的变化规律,至今没有确切定论。”
丁明德表示,“羲和号”对太阳Hα(氢阿尔法)谱线、Si I(中性硅原子)谱线和Fe I(中性铁原子)谱线的高精度观测,相当于为整个太阳大气做了一次全方位扫描,再通过谱线进行反演,由此得到了国际上首个太阳大气多层次多普勒速度图。
“我们经过分析发现,太阳大气的自转速度随着太阳大气高度的升高,有明显增加的趋势,也就是说,太阳色球层的自转转速比光球层快。”李川解释,此前人们曾猜测,太阳高层大气的转动是由低层大气的粘滞效应带动的,所以自转速度应该随高度而逐渐降低,但此次观测到的自转现象与之相反。研究人员发现,这是由无处不在的小尺度磁场结构及其与太阳大气的“磁冻结”效应造成的。
“太阳高层大气温度比较高,等离子体完全电离为离子和电子,它们会冻结在太阳磁场上,跟着磁场一起转,所以磁场得以更高效地拖拽太阳大气,因而转速快;但太阳低层大气的温度相对较低,等离子体中的没有被电离的中性原子就不会跟着太阳磁场一起移动,所以转速慢一些。”丁明德认为,此次的科学发现为研究太阳磁场的起源、太阳大气的加热提供 了重要的观测证据。