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计算机建模加深了科学家对太阳周期的理解

admin 2024-05-25 13:43:49

本月,天文观察者大饱眼福地观看了北极光的增强,这是一种由带电粒子的太阳风和地球磁场之间的相互作用引起的灯光秀.

根据NASA的数据,5月份的极光被认为可能是大约500年来最强的.

尽管几个世纪以来,观察者们一直明白,这种现象的顶峰--我们看到更多的太阳耀斑以及南北光的显示--发生在大约11年的周期之后,但科学家们一直在努力提出一个一致的理论来解释这一现象.

本周,在科学杂志《自然》上发表了一篇文章,由爱丁堡大学的杰夫·瓦西尔领导的一个研究小组发表了一篇可能包含一些线索的论文.

威斯康星大学的天体物理学教授Ellen Zweibel在一篇随附的文章中说,通过数值分析,他们提出了一种被称为磁旋转不稳定性的物理现象,在这种现象中,磁性液体随着距离中心越来越远而变慢.

威斯康星大学的天体物理学教授Ellen Zweibel在随附的一篇文章中说,太阳的高能辐射周期足够强,足以影响通信卫星等太空仪器的行为.

“这个周期与太阳磁场有关,但尽管经过几十年的观测和理论研究,对太阳磁场最基本特征的许多方面仍难以找到一致的解释.

”尽管太阳磁场与地球磁场有点相似,因为它的两极大致与自转轴对齐,但磁场是扭曲的,以至于这些线也“有一个与太阳赤道平行的‘环状’分量.

”Zweibel补充说,从表面出现环状线的地方可以看到暗斑,科学家们能够在11年的周期内跟踪这些黑点,在这个周期中,极性反转,环状分量从中纬度迁移到赤道纬度.

研究人员之前曾指出,太阳周期与太阳表面自转的变化有关,并与磁场有关,但Vasil和他的同事是第一个描述潜在物理学的人.

“两者都是相同潜在现象的表现,被称为磁旋不稳定性(MRI),当在磁场中的导电流体在旋转中心附近的旋转速度比在较远的旋转中心更快时,就会出现这种情况.

“Zweibel说.

研究人员使用了Dedalus的代码,Dedalus是一个用Python编写的数值模拟开源项目.

他们的模型支持了核磁共振成像驱动太阳活动周期的观点.

他们说:“由人们熟知的近地表现象产生的发电机提高了对完整磁循环和太空天气的准确预测的前景,影响了地球的电磁基础设施.

”虽然这是朝着正确方向迈出的一步,但茨韦贝尔指出,还有更多的工作要做.

“作者的模型高度简化,特别是在它对热对流的处理上,并且没有解释近表面剪切层的存在.

”然而,Vasil和他的同事的初步结果是耐人寻味的.

它们可以很好地为更精细的模型提供一个解释框架,而且它们肯定会启发未来的研究.®.