科学家首次观测到太阳长周期振荡，有助于开发新百亿亿级计算机

太阳振荡（solar oscillation）是太阳上气体运动速度周期性起伏的现象。1960 年代，科学家首次观测到这一现象。自 1990 年代中期以来，地面望远镜和太空天文台一直在连续观测到长达 5 分钟的短周期振荡，并且已被日震学家非常成功地用于了解我们恒星的内部结构和动力学。

除了 5 分钟的振荡之外，科学家曾在40 多年前预测，我们的恒星中还存在更长周期的振荡，但直到现在才在太阳上发现。“长周期振荡取决于太阳的自转；它们本质上不是声学的，”新研究的主要作者兼 MPS 主任 Laurent Gizon 说。“检测太阳的长周期振荡需要测量太阳表面多年来的水平运动。来自机载 SDO 的日震和磁成像仪 (HMI) 的连续观测非常适合此目的。”

该团队观察到数十种振荡模式，每种模式都有自己的振荡周期和空间依赖性。一些振荡模式在两极具有最大速度，一些在中纬度，有些在赤道附近。赤道附近速度最大的模式是罗斯比模式，该团队在 2018 年就已经确定了这种模式。“长周期振荡表现为太阳表面非常缓慢的旋转运动，速度约为每小时 5 公里——关于一个人走路的速度，” MPS 的 Ji-Chao Liang 说。来自 NSO 的 Kiran Jain 与来自 MPS 的 B. Lekshmi 和 Bastian Proxauf 用来自全球振荡网络组 (GONG) 的数据证实了这一结果，GONG 是一个由美国、澳大利亚、印度、西班牙和智利的六个太阳观测站组成的网络。

为了确定这些振荡的性质，该团队将观测数据与计算机模型进行了比较。MPS 研究生 Yuto Bekki 解释说：“这些模型使我们能够看到太阳内部并确定振荡的完整三维结构。” 为了获得模型振荡，该团队首先从日震学推断出太阳结构和旋转差的模型。此外，模型还考虑了上层对流驱动的强度和湍流运动的幅度。模型的自由振荡是通过考虑对太阳模型的小幅度扰动来发现的。表面的相应速度与观察到的振荡非常匹配，并使团队能够识别模式。

“我们在太阳上观察到的所有这些新振荡都受到太阳微分自转的强烈影响，”MPS 科学家 Damien Fournier 说。太阳自转与纬度的相关性决定了模式具有最大振幅的位置。“振荡也对太阳内部的特性很敏感：特别是对湍流运动的强度和太阳介质的相关粘度，以及对流驱动的强度，”来自 MPS 的罗伯特卡梅伦说。这种敏感性在对流带底部非常强烈，距离太阳表面约 20 万公里。“就像我们使用声学振荡通过日震学了解太阳内部的声速一样，

“一种新型太阳振荡的发现非常令人兴奋，因为它使我们能够推断出属性，例如最终控制太阳发电机的对流驱动强度，”Laurent Gizon 说。长期模式的诊断潜力将在未来几年内通过使用作为 WHOLESUN 项目一部分而开发的新百亿亿级计算机模型得到充分实现。

前瞻经济学人APP资讯组

参考资料：

https://www.sciencedaily.com/releases/2021/07/210720114432.htm