不只地球,太阳自转速度也在减慢
太阳是旋转的,这可以通过太阳黑子和太阳表面其他移动物体的运动来证实,例如日珥、暗条和光谱点,或者通过太阳东、西边缘的光谱线的多普勒效应来证实。太阳的旋转方向与地球的方向相同。以恒星为参考背景,太阳在太阳表面17°纬度上的自转周期为25.38天,这被称为太阳自转的恒星周期。然而,早在上个世纪,天文学家就提出,太阳的自转速率并不总是相同的。关于太阳自转变慢的说法,通过对其原因和机制的研究,天文学家认为他们可能最终解开这个谜团!
太阳平均每月绕其轴旋转一次。但是二十年前,科学家发现了一个令人困惑的现象。太阳表面的旋转速度比内部旋转速度慢5%,这在当时没有解释。但是现在通过一项新的研究,我们可能会找到相关的原因。
夏威夷大学天文研究所的首席研究员杰夫·库恩曾写道:“尽管太阳在未来很长一段时间内不会停止转动,但我们发现,一方面,太阳辐射直接为地球提供光和热资源,另一方面,它会像刹车一样逐渐减缓其转动,这符合爱因斯坦的狭义相对论。”
太阳属于非固体天体,它的旋转模式不同于固体天体。当太阳旋转时,不同部分的速度互不相同。例如,两极的旋转速度不同于赤道的旋转速度。旋转速度主要取决于场地的纬度和离太阳中心的距离。这种旋转模式也称为差旋转,通常存在于大多数非固体天体中,如星系、恒星、巨型气体行星等。
当然,天文学家早就知道这一点,但是至于为什么太阳表面的旋转速度比其内部慢5%,他们还不明白。
为了彻底理解这个谜,研究小组仔细研究了美国宇航局太阳动力学观测卫星在过去三年半时间里获得的数据,这些数据自2010年以来一直被用于观测各种太阳活动。
该卫星的数据主要通过太阳地震和磁场成像仪获得,该成像仪在这里用于探测太阳磁场范围内的太阳地震。它可以测量太阳的细微明暗变化,从而获得整个太阳的长周期太阳地震数据。
研究人员还注意到太阳150公里外层的旋转速度急剧下降,他们预测这是由于“光子制动”效应。
研究小组预测,这种制动效应类似于所谓的坡印廷-罗伯逊效应(指的是光的压力导致尘埃粒子沿着螺旋轨道慢慢落入太阳的效应,这是由粒子吸收和发射辐射造成的)。通过这种效应,太阳辐射将导致最初围绕太阳旋转的尘埃粒子失去角动量,并最终减慢它们的旋转速度。
他们还认为,如果在太阳的外部区域放置一个制动器,也会产生同样的效果——旋转速度减慢,当然它也可能受到宇宙中其他恒星的影响,从而减慢旋转速度。
库恩说:“这种转矩减缓转速的效果实际上非常小,但太阳目前的寿命长达50亿年,因此它对35000公里外区域的影响不容忽视。”
目前,最大的问题是我们不知道太阳自转变慢对太阳表面磁场有什么影响。太阳磁场控制着太阳耀斑的爆发,甚至对地球上的无线电通信有一定的影响。
当然,这也是研究人员希望在未来取得突破的一个方面。即使我们还不知道,至少对我们来说,最终找到一个太阳自转变慢的合理解释是不容易的。
该研究报告将很快发表在《物理评论快报》上,在arXiv.org可以全文阅读。
蝌蚪工作人员从科学警报,翻译阳光,转载必须授权。
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