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新理論可能發現了太陽差異自轉的成因
大家可能都會認為﹐太陽在每個緯度上自轉速度都相同﹐但事實並非如此。太陽在赤道上的自轉週期大約是24天﹐但是在極區附近的自轉週期大約是34天﹐這種現象稱為太陽的「差異自轉」(differential rotation)﹐而此現象的成因長期以來一直困擾著天文學家們。隨著對太陽內部的瞭解越來越深入﹐這個問題卻變得更加令人費解。由日震觀測結果顯示﹐差異自轉並不只局限於太陽表層﹐它的範圍向下延伸了約20萬公里深入整個太陽對流層。
近期天文學家在研究此問題上有了新發現﹐差異自轉似乎受到對流層內長週期振盪的聲波影響﹐這種振盪可以在表面上以圍繞兩極的旋轉運動的形式被檢測到。近代天文學已知﹐在太陽光球層存在著數以百萬種週期約在5分鐘以內的聲波振盪模式。研究團隊分析了累積數年的太陽觀測數據之後發現了一種震盪週期約為27天的超低頻聲波﹐極長的波長讓聲波能夠跨越整個太陽進行傳遞﹐而這種長週期聲波似乎在某種程度上與太陽的差異自轉有關。
為此研究團隊進一步建立模型並進行三維空間數值模擬﹐發現高緯度地區的熱量會藉由長週期震盪的聲波傳輸到赤道地區﹐這將對太陽的演化產生深遠影響。由於太陽兩極的溫度比赤道高﹐這種熱傳輸模式恰巧將兩極和赤道之間的溫差控制在攝氏7度左右﹐而此非常小的溫差也剛好控制著太陽的角動量平衡。這種物理作用是太陽動力學中的重要反饋機制﹐也是產生並維持穩定太陽差異自轉的主要原因。
太陽高緯度區域的長週期聲波振盪﹐在產生與控制太陽差異自轉上發揮了重要作用﹐也許同樣的動力學模式可以應用在其他恆星演化的研究上。
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