由马克斯·普朗克太阳系统研究所(MPS)和哥廷根大学(University of Gottingen)领导的一个科学家小组在太阳上发现新涡旋波。正如《自然天文学》期刊所描述的那样,这些罗斯比波的传播方向与自转方向相反,持续几个月,以及太阳赤道处的最大振幅。
四十年来,科学家们一直在推测太阳这种波的存在,这种波应该存在于每一个旋转流体系统中。现在,第一次被明确地发现和描述。在地球的大气和海洋中,太阳的罗斯比波是已知的罗斯比波的近亲。
太阳罗斯比波是一种涡旋的波,其运动方向与旋转方向相反。它们在太阳赤道地区有最大振幅。图片:MPS
在地球北半球的几乎所有气象图中,大气罗斯比波都是显著的特征。它们出现在急流中,将北方寒冷的极地空气与较温暖的亚热带空气分开。有时这些海浪到达赤道地区,甚至影响到澳大利亚的天气。由于科氏力的作用,这种类型的波(通常称为行星波)出现在每一个旋转球上。土星的六边形,在地球北极的稳定的云层模式,也可能是这些波的一个表达。
大约40年前,人们就预言了在恒星中存在的Rossby波。该研究小组的协调人、负责该发现和主任的洛朗·吉松教授说:太阳的罗斯比波具有非常小的振幅和几个月周期,因此很难探测到。这项研究需要对太阳进行多年的高精度观测。来自国会议员的科学家们分析了从2010年开始运行的NASA太阳动力学观测台(SDO)上6年数据集。
HMI图像具有足够高的空间分辨率,使我们能够跟踪太阳表面光圈颗粒的运动,这些颗粒是小的对流,在太阳表面大约有1500公里的大小。在新研究中,研究人员将颗粒作为被动示踪剂,以揭示与罗斯比波相关的底层、更大的涡流。此外,利用太阳地震学的方法证实了这一发现,并研究了在太阳内部深度为20000公里太阳内部的罗斯比波。
太阳罗斯比波是一种涡旋的波,其运动方向与旋转方向相反。它们在太阳赤道地区有最大振幅。图片:MPS/NASA/HormesDesign
总而言之,在太阳上发现了大量的涡旋,它们的方向与自转方向相反。Gizon解释说:这些波只在赤道地区看到是完全出乎意料的。涡旋的模式稳定了几个月。研究人员首次确定了波的频率和波长之间的关系,因此很清楚地将其识别为罗斯比波。太阳罗斯比波的大小是巨大的,波长与太阳半径相当。它们是太阳内部动力学的重要组成部分,因为它们贡献了太阳一半大的动能。
博科园|来自:马克斯普朗克协会
参考期刊《自然天文》