科技日報記者 金鳳
太陽大氣層的自轉有什麽規律，特別是不同高度的太陽大氣，自轉又是如何變化的，此前一直沒有定論。然而，13日刊發於國際學術期刊【自然·天文學】的一篇論文，為理解太陽大氣的自轉規律提供新視角。來自南京大學、中國科學院雲南天文台、上海航天技術研究院的科研人員根據中國首顆太陽探測科學技術試驗衛星「羲和號」最新的探測結果，精確刻畫出太陽大氣較差自轉的三維影像。「與以往人們對太陽自轉的理解不同，太陽大氣從內到外的自轉速度越來越快。」論文共同通訊作者、「羲和號」衛星首席科學家、南京大學天文與空間科學學院教授丁明德告訴科技日報記者。
科研團隊根據「羲和號」衛星的探測數據繪制的國際上首個太陽大氣自轉三維分布圖。南京大學「羲和號」科研團隊供圖
丁明德介紹，恒星是一個巨大的等離子體球體，它不同部份的自轉存在差異性，這被稱為「較差自轉」。
太陽是唯一一顆可實作高空間分辨率觀測的恒星，是研究恒星自轉的重要標本。與大多數恒星一樣，太陽的結構從裏到外可分為核心區、輻射區、對流區和大氣層。
「目前科學家們明確了有關太陽自轉的兩個重要規律：一是太陽從輻射區到對流區的過渡區域，自轉速度存在明顯變化；二是太陽的自轉速度從赤道向兩極區域逐漸遞減。然而，對於太陽大氣層自轉速度的變化規律，至今沒有確切定論。」論文共同通訊作者、「羲和號」科學與套用系統總設計師、南京大學教授李川介紹。
太陽大氣層可以被太陽探測器直接觀測到，也是太陽活動和太陽風起源的區域。丁明德表示，「羲和號」透過對太陽Hα（氫Alpha）譜線、Si I（中性矽原子）譜線和Fe I（中性鐵原子）的高精度觀測，相當於為整個太陽大氣做了一次全方位掃描，再透過譜線進行反演，由此得到了國際上首個太陽大氣多層次都卜勒速度圖。
「我們經過分析發現，太陽大氣的自轉速度隨著太陽大氣高度的升高，有明顯增加的趨勢，也就是說，太陽色球層的自轉轉速比光球層快。」李川解釋，此前人們曾猜測太陽高層大氣的轉動是由低層大氣的粘滯效應帶動的，所以自轉速度應該隨高度而逐漸降低。但此次觀測到的自轉現象與之相反。我們進一步研究發現，這是由無處不在的小尺度磁場結構及其與太陽大氣的「磁凍結」效應造成的。
「太陽高層大氣溫度比較高，等離子體完全電離為離子和電子，它們會凍結在太陽磁場上，跟著磁場一起轉，所以磁場得以更高效地拖拽太陽大氣，因而轉速快；但太陽低層大氣的溫度相對較低，等離子體中的沒有被電離的中性原子就不會跟著太陽磁場一起移動，所以轉速慢一些。」丁明德認為，此次的科學發現為研究太陽磁場的起源、太陽大氣的加熱提供了重要的觀測證據。
「此外，太陽高層大氣的自轉速度更快，意味著太陽風損失的角動量不可小視，這對太陽自轉起到了‘剎車’作用。因此，太陽隨著‘年齡’增大，自轉也會逐漸減慢。」丁明德說。
