太阳有多圆?

[ 录入者:zhoumeichun | 时间:2008-10-06 14:06:50 | 作者: | 来源: | 浏览:2558次 ]

原文标题:How Round is the Sun?

作者:Dr. Tony Phillips   原文来自:http://science.nasa.gov/   Posted: 2008. 10. 2

编译:Melipal   审校:Linq (编译版权所有,文章有删节,未经许可请勿转载。)

2008年10月2日:科学家使用NASA的 RHESSI卫星 以空前的 精度测量太阳的 圆度。他们发现,太阳并非完美的 球体。在多年的 活动高峰期间,太阳产生了一层薄薄的 “瓜皮”,明显地增加了外观的 椭率。他们的 结果刊登在10月2日的 《科学快报》上。

研究的 合作者、加州大学伯克利分校的 Hugh Hudson说:“在太阳系 中,太阳是最大也是最为光滑的 自然天体,由于极强的 引力,外观在0.001%的 水平上保持完美。测量其准确的 形状可不是容易的 事情。”。

小组通过分析来自Reuven Ramaty高能太阳分光成像望远镜(缩写为RHESSI)的 数据完成了这项工作。RHESSI是于2002年发射的 X射线/伽玛射线望远镜,用于研究太阳耀斑。虽然RHESSI的 目的 从来都不是去测量太阳的 圆度,对于这个目的 来说,它却是台理想的 设备。RHESSI从窄窄的 狭缝中观测日面,每秒旋转15次。卫星 快速的 自转以及高速数据采集率(对于捕获快速的 太阳耀斑来说是必需的 )让研究者可以追踪太阳的 形态,系 统误差比之前任何一次研究都要小。他们的 技术对于两极与赤道直径的 微小差异(也就是“椭率”)尤其敏感。

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太阳上的 “香瓜脊”。闪耀的 白色磁网在太阳活动高峰期给予了太阳额外的 椭率。洛杉矶的 天文学家Gary Palmer使用紫色的 钙元素K线滤镜在2005年7月29日拍下了这张照片。大图请点击

Hudson描述道:“我们发现,太阳的 表面有着粗糙的 结构:明亮的 脊排列成网状,就象是香瓜表面那样,不过太阳上要更为精细。”在太阳活动周的 高峰期,脊状结构在太阳赤道周围出现,变亮,让“恒星 的 腰部”增粗。RHESSI在2004年测量时,脊让太阳的 赤道半径增加了10.77±0.44毫角秒,这相当于从1英里外看人的 头发的 宽度。

NASA总部的 RHESSI任务科学家Alexei Pevtsov说:“这听起来也许是个非常小的 角度,但其实是非常重要的 。”举例来说,对完美球体的 微小偏离可以影响太阳对水星 的 引力作用,而对爱因斯坦相对论的 偏离测试需要依赖对内行星 轨道的 仔细测量。小的 凸起同样是隐藏在太阳内部的 运动的 证据。例如如果太阳拥有形成早期残存下来的 高速自转核心,核心又相对外层有所倾斜,结果就是表面的 凸起。“RHESSI的 精确测量给任何一种模型都提出了严苛的 限制。”

香瓜脊的 本质是磁场。它们勾勒出了太阳表面上名为“超米粒组织”的 巨大泡状对流元。超米粒组织类似于开水壶中的 气泡被放大到恒星 的 尺度上。在太阳上,它们的 直径有30000公里(是地球的 2倍),由沸腾的 磁化热等离子体组成。泡状结构中心的 磁场被扫到了边缘,形成磁脊。在太阳峰年附近,太阳内部的 发电机“加速”,产生最强的 磁场,此时磁脊最为明显。很多年以前太阳物理学家就知道了超米粒与磁网,但直到现在,RHESSI才揭示出它们与太阳椭率的 意外联系

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在这张示意图中,为观看方便起见,太阳的 椭率被放大了10000倍。蓝色曲线表示在3个月中太阳的 平均外观。黑色星 号表示在较短的 10天内的 平均值。10天平均值曲线的 波动是真实存在的 ,这是太阳黑子附近的 强磁脊导致的 。大图请点击

Hudson说:“当扣除了磁网的 效应以后,我们就得到了单纯源自引力与运动的 ‘真实’太阳形状。修正后的 太阳非磁椭率是8.01±0.14毫角秒,接近根据简单自转求出的 预测值。”

NASA马歇尔太空飞行中心的 太阳物理学家David Hathaway评论说:“这样的 结果对于太阳物理学与引力理论有着长远的 关系 。它们说明,太阳的 核心不会比表面转得太快,而在爱因斯坦广义相对论以外,太阳的 椭率太小,不会让水星 的 轨道产生变化。”

对RHESSI椭率数据的 进一步分析还会让研究人员探测到一种在太阳内部反射的 声波——引力振动,也就是“g模”,它被人所长期追寻。监测g模可以开放太阳物理学的 新疆域——研究太阳内部的 核心。

Hathaway惊叹道:“这一切都来自对卫星 数据的 灵活运用,而卫星 的 设计目的 与此完全不同。祝贺RHESSI小组!”

汇报结果的 论文《表面磁场导致的 太阳外观椭率超出》作者为Martin Fivian、Hugh Hudson、Robert Lin与Jabran Zahid,刊登在10月2日的 《科学快报》上。

(全文完)

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责任编辑:zhoumeichun

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