中科院新发现：太阳光球层中存在尚未被认知的小尺度磁冠拼接层【环球网科技综合报道】8月

【环球网科技综合报道】8月9日消息，采访人员从中国科学院云南天文台官网了解到，其研究团队提出了一种通过分析p模式震荡频率来探测太阳大气层中小尺度磁场分布的新方法，并且发现太阳光球层中存在一个以前尚未被认识到的小尺度磁冠拼接层。该研究成果 “Can small-scale magnetic fields be the major cause for the near-surface effect of the solar p-mode frequencies?” （小规模磁场能否成为太阳 p 模式频率的近地表效应的主要原因？）于8月1日在《天体物理杂志》上发表。

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据介绍，最近的一些研究结果认为湍对流对太阳光球区物理结构的影响是造成这种近表面效应的原因，并且在近似考虑湍对流效应的基础上可以将最大偏差减小到3μHz左右。
【中科院新发现：太阳光球层中存在尚未被认知的小尺度磁冠拼接层】太阳光球宁静区的小尺度磁场是太阳磁场的一个重要组成部分。磁流体力学三维数值模拟研究表明，对流运动会将原先均匀分布的磁场上推到距离光球层底部400~500千米的高处，形成水平分量并呈现出层状分布。由此形成的磁场位型被称为“小尺度磁冠”结构。小尺度磁场在太阳表面几乎无所不在，其蕴藏着巨大的磁能，可以与外层大气产生耦合，并且为日冕物质加热提供充足的能量储备。

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具体来看，小尺度磁场与驻声波可以存在两个方面的相互作用。首先，这种极性混杂的磁场可以产生磁压，通过影响当地的流体静力学平衡状态从而改变太阳大气层中的气体压强和声速分布，进而影响到驻声波的传播；其次，磁场同样可以扮演振动回复力的角色，进而导致振动从纯声波逐渐向磁声波转变，并发生反射与折射现象。
据悉，在本项工作中，中国科学院云南天文台的研究团队通过在太阳大气模型中引入磁场和磁压，通过调整磁场出现的位置和磁压的大小来考察驻声波在太阳大气层中的传播。
研究发现，三维数值模拟所揭示的那种小尺度磁冠结构在太阳大气层中的分布不能是随机的，而必须是在水平方向上相互拼接在一起形成一个小尺度磁冠拼接层。于是，跨越这个小尺度磁冠拼接层时，磁场强度会增加，导致磁压的迅速上升和与之相伴随的气压的快速下降。驻声波从太阳内部传播到此处将发生全反射现象，从而等效于增大了声波的传播区域。
研究团队通过比较由此给出的p模式振动理论频率与观测得到的对应模式的频率，由此推断得出的磁场强度为90高斯左右，与观测得出的结果相符。同时，由此推断出的小尺度磁冠拼接层的高度是距离光球层底部约630千米，与三维数值模拟给出的小尺度磁冠结构的高度大致相符。
值得一提的是，小尺度磁冠拼接层的发现，不但朝着最终解决太阳p模式震荡长期存在的表面效应问题的方向推进了一大步，而且为深入了解太阳光球层物理结构与磁场的起源提供了重要的线索。
来源：环球网