太阳“发电机”之谜中缺失的一环被发现学术资讯

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太阳赤道附近太阳黑子最多，因此也是磁活动最强烈的区域。科学家们现在已经证明，这个区域中存在一种特殊的磁不稳定性，而这在之前的天体物理学中被认为是不可能存在的。

据美国“物理学网”10月28日消息称，来自德国亥姆霍兹德累斯顿罗森多夫研究中心（HZDR）、英国利兹大学（University of Leeds）和德国莱布尼茨波茨坦天体物理研究所（Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam，简称AIP）的研究人员在《物理评论·流体》杂志近日刊发的一篇研究论文中称，在太阳上旋转的等离子体中，有一种人类之前未观察到过的机制在起着作用——一种磁不稳定性。科学家们曾认为，从物理学上讲，在这种条件下是不可能存在这种情况的。他们表示，这种效应甚至可能还在太阳磁场的形成过程中发挥了关键作用。

由电流产生的太阳磁场，就像一个巨大的发电机。为了更好地理解这种不断自我强化的机制，研究人员必须阐明太阳等离子体的物理过程和流动状态。简单说来，太阳不同区域中不同的旋转速度与太阳内部复杂的流体运动相结合，便产生了磁场。在这个过程中，很可能会出现不寻常的磁场效应，而最新发现的磁不稳定性就是典型例子。

为了描述最近观察到的这种“磁旋转不稳定性”（magnetorotational instability，简称MRI）的特例，研究人员创造了“超级HMRI”这个术语。这种磁场机制，能够使磁场中旋转中的、可导电的流体和气体变得不稳定。这种情况的特别之处在于，超级HMRI所需要的条件与太阳赤道附近的等离子体中普遍的状况完全相同——对于后者，那里也是天体物理学家观测到太阳黑子最多的地方，因此，那里也就存在着太阳上最强烈的磁场活动。然而，在这个发现之前，太阳的这种不稳定性已经完全被人类忽视了，而且还没有被纳入到太阳“发电机”的数据模型中。

其实，对于宇宙中的许多物理过程来说，磁不稳定性都起着至关重要的作用。例如，恒星和行星是在由尘埃和气体组成的大型旋转圆盘中孕育诞生的。但如果没有磁场，人类将无法解释这个物理过程。正因为磁不稳定性会引起气体尘埃盘内部流体的乱流现象，其中的物质才能凝结成一个中心天体。就像橡皮筋的作用一样，磁场连接着圆盘中以不同速度旋转的相邻圈层；它让位于边缘的慢粒子运动加速，同时又使内部的快粒子运动减速。由于圆盘中的离心力不够强，其中的物质便坍塌到中心。然而，在太阳赤道附近，这些表现恰恰相反——内层要比外层运动得更慢。在这个发现之前，专家们都曾认为这种流动在物理上是非常稳定的。

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编译：朱明逸

审稿：三水

责编：张梦

期刊来源：《物理评论·流体》

期刊编号： 2469-990X

原文链接：

https://phys.org/news/2019-10-overlooked-piece-solar-dynamo-puzzle.html