這幅圖描繪了美國國家航空航天局太陽動力學(xué)觀測站拍攝的太陽磁場。復(fù)雜的磁場線條疊加可以讓科學(xué)家了解太陽的磁性是如何隨著太陽內(nèi)外的不斷運(yùn)動而變化的。來源：uux.cn/NASA/SDO/AIA/LMSAL
（神秘的表面佛山順德哪里有小姐上門服務(wù)vx《749-3814》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)地球uux.cn）據(jù)麻省理工學(xué)院：太陽表面是由太陽磁場驅(qū)動的太陽黑子和耀斑的精彩展示，太陽磁場是太陽通過一個(gè)稱為發(fā)電機(jī)作用的過程在內(nèi)部產(chǎn)生的。天體物理學(xué)家認(rèn)為，磁場太陽場是表面在恒星深處產(chǎn)生的。但麻省理工學(xué)院的太陽一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，太陽的磁場活動可能是由一個(gè)淺得多的過程形成的。
在《自然》雜志上發(fā)表的表面一篇論文中，麻省理工學(xué)院、太陽愛丁堡大學(xué)和其他地方的磁場研究人員發(fā)現(xiàn)，太陽磁場可能是表面由太陽最外層的不穩(wěn)定性引起的。
該團(tuán)隊(duì)生成了一個(gè)精確的太陽太陽表面模型，發(fā)現(xiàn)當(dāng)他們模擬太陽頂部5-10%內(nèi)的磁場佛山順德哪里有小姐上門服務(wù)vx《749-3814》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)某些擾動或等離子體（電離氣體）流動的變化時(shí)，這些表面變化足以產(chǎn)生真實(shí)的表面磁場模式，其特征與天文學(xué)家在太陽上觀察到的相似。相比之下，他們在更深層次的模擬產(chǎn)生了不太真實(shí)的太陽活動。
研究結(jié)果表明，太陽黑子和耀斑可能是淺磁場的產(chǎn)物，而不是科學(xué)家們在很大程度上假設(shè)的起源于太陽深處的磁場。
麻省理工學(xué)院數(shù)學(xué)系的研究科學(xué)家、研究作者基頓·伯恩斯說：“我們在看太陽時(shí)看到的特征，比如許多人在最近的日食、太陽黑子和太陽耀斑中看到的日冕，都與太陽磁場有關(guān)。”。
“我們表明，遠(yuǎn)離深層的太陽表面附近的孤立擾動可以隨著時(shí)間的推移而增長，從而有可能產(chǎn)生我們所看到的磁結(jié)構(gòu)。”
如果太陽的磁場確實(shí)來自最外層，這可能會讓科學(xué)家有更好的機(jī)會預(yù)測有可能破壞衛(wèi)星和電信系統(tǒng)的耀斑和地磁暴。
“我們知道發(fā)電機(jī)就像一個(gè)巨大的時(shí)鐘，有許多復(fù)雜的相互作用的部分，”合著者、愛丁堡大學(xué)的研究員杰弗里·瓦西爾說。“但我們不知道其中的許多部分，也不知道它們是如何結(jié)合在一起的。這種關(guān)于太陽能發(fā)電機(jī)如何啟動的新想法對理解和預(yù)測它至關(guān)重要。”
該研究的合著者還包括西北大學(xué)的Daniel Lecoanet和Kyle Augustson，貝茨學(xué)院的Jeffrey Oishi，科羅拉多大學(xué)博爾德分校的Benjamin Brown和Keith Julien，以及加州大學(xué)圣克魯斯分校的Nicholas Brummell。
流動區(qū)
太陽是一個(gè)熾熱的等離子體球，在其表面沸騰。這個(gè)沸騰區(qū)域被稱為“對流區(qū)”，等離子體層和羽流在這里翻滾和流動。對流區(qū)包括太陽半徑的頂部三分之一，在地表以下延伸約20萬公里。
Burns解釋道：“如何啟動發(fā)電機(jī)的一個(gè)基本想法是，你需要一個(gè)有大量等離子體經(jīng)過其他等離子體的區(qū)域，剪切運(yùn)動將動能轉(zhuǎn)化為磁能。”。“人們曾認(rèn)為，太陽的磁場是由對流區(qū)最底部的運(yùn)動產(chǎn)生的。”
為了確定太陽磁場的確切來源，其他科學(xué)家使用了大型三維模擬，試圖求解太陽內(nèi)部許多層的等離子體流動。伯恩斯說：“這些模擬需要在國家超級計(jì)算設(shè)施上花費(fèi)數(shù)百萬小時(shí)，但它們產(chǎn)生的湍流仍然遠(yuǎn)不如實(shí)際的太陽。”。
Burns和他的同事們想知道，研究表面附近等離子體流的穩(wěn)定性是否足以解釋發(fā)電機(jī)過程的起源，而不是模擬整個(gè)太陽體內(nèi)等離子體的復(fù)雜流動。
為了探索這一想法，該團(tuán)隊(duì)首先使用了“日震學(xué)”領(lǐng)域的數(shù)據(jù)，科學(xué)家們利用觀測到的太陽表面振動來確定表面下等離子體的平均結(jié)構(gòu)和流動。
Burns說：“如果你拍一段鼓的視頻，觀察它是如何以慢動作振動的，你就可以從振動模式中計(jì)算出鼓頭的形狀和剛度。”。“同樣，我們可以利用我們在太陽表面看到的振動來推斷內(nèi)部的平均結(jié)構(gòu)。”
太陽能洋蔥
在他們的新研究中，研究人員從太陽地震觀測中收集了太陽結(jié)構(gòu)的模型。Burns解釋道：“這些平均流量看起來有點(diǎn)像洋蔥，不同的等離子體層相互旋轉(zhuǎn)。”。“然后我們問：等離子體流中是否存在擾動或微小變化，我們可以將其疊加在這個(gè)平均結(jié)構(gòu)的頂部，這可能會導(dǎo)致太陽磁場的產(chǎn)生？”
為了尋找這種模式，該團(tuán)隊(duì)利用了Dedalus項(xiàng)目——Burns開發(fā)的一個(gè)數(shù)字框架，可以高精度模擬多種類型的流體流動。該代碼已應(yīng)用于廣泛的問題，從單個(gè)細(xì)胞內(nèi)的動力學(xué)建模，到海洋和大氣環(huán)流。
Burns說：“我的合作者多年來一直在思考太陽磁性問題，Dedalus的能力現(xiàn)在已經(jīng)到了我們可以解決的地步。”。
該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了算法，并將其納入Dedalus中，以發(fā)現(xiàn)太陽平均表面流量的自增強(qiáng)變化。該算法發(fā)現(xiàn)了新的模式，這些模式可能會增長并導(dǎo)致現(xiàn)實(shí)的太陽活動。特別是，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了與自1612年伽利略以來天文學(xué)家觀測到的太陽黑子的位置和時(shí)間尺度相匹配的模式。
太陽黑子是太陽表面的瞬態(tài)特征，被認(rèn)為是由太陽磁場形成的。這些相對較冷的區(qū)域與太陽其他熾熱表面相比，看起來像是黑點(diǎn)。天文學(xué)家長期以來一直觀察到，太陽黑子以周期性的模式出現(xiàn)，每11年增長和消退一次，通常圍繞赤道而不是兩極。
在該團(tuán)隊(duì)的模擬中，他們發(fā)現(xiàn)等離子體流的某些變化，僅在太陽表層的頂部5-10%內(nèi)，就足以在相同區(qū)域產(chǎn)生磁結(jié)構(gòu)。相比之下，更深層次的變化會產(chǎn)生不太現(xiàn)實(shí)的太陽場，這些太陽場集中在兩極附近，而不是赤道附近。
該團(tuán)隊(duì)的動機(jī)是更仔細(xì)地觀察表面附近的流動模式，因?yàn)槟抢锏臈l件類似于完全不同系統(tǒng)中的不穩(wěn)定等離子體流動：黑洞周圍的吸積盤。吸積盤是由氣體和恒星塵埃組成的巨大圓盤，在“磁旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性”的驅(qū)動下向黑洞旋轉(zhuǎn)，這會在氣流中產(chǎn)生湍流并導(dǎo)致其向內(nèi)墜落。
Burns和他的同事懷疑，太陽中也存在類似的現(xiàn)象，太陽最外層的磁旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性可能是產(chǎn)生太陽磁場的第一步。
“我認(rèn)為這個(gè)結(jié)果可能會引起爭議，”他說。“社區(qū)的大多數(shù)人都專注于在太陽深處尋找發(fā)電機(jī)的活動。現(xiàn)在我們正在證明，有一種不同的機(jī)制似乎更符合觀測結(jié)果。”
Burns說，該團(tuán)隊(duì)正在繼續(xù)研究新的表面場模式是否能產(chǎn)生單個(gè)太陽黑子和整個(gè)11年的太陽周期。