科罗拉多大学博尔德分校的新研究可以帮助科学家更好地了解“太阳黑子”背后的现象。

　　长期以来，太阳一直吸引着科学家们。然而，这个离地球最近的恒星——过热等离子体球体——也出了名的难以研究，留下了许多悬而未决的问题。

　　现在，研究人员对一个长期困扰的太阳现象有了一个可能的答案，这个现象被称为“对流难题”。这些发现最近发表在《美国国家科学院院刊》上，为了解太阳神秘的内部运作提供了一个新的窗口，并可能对未来理解空间天气产生影响，空间天气影响从卫星到电网的一切。

　　太阳有几个不同的区域。其中之一，对流区，跨越大约 200,000 公里（200 兆米），占太阳外围的 30％。太阳核心核聚变产生的能量向外朝着表面运动。当它到达对流区时，能量导致流体在涡流和螺旋中旋转，称为对流。

　　科学家们认为，这些涡流中最大的一个应该与对流区本身的大小差不多——200,000 公里，并开始寻找这些所谓的“巨细胞”。然而，尽管进行了多年的探索，研究人员一直未能观察到如此大的对流，因此这是一个难题。

　　“为什么没有观察到经典的巨细胞？为什么以及如何观察似乎与数值模型相矛盾？” 科罗拉多大学博尔德分校教授兼应用数学系主任、该研究的合著者之一基思·朱利安说。

　　悉尼大学的 Geoffrey Vasil （PhDAstroPhys/Atmos‘08）、西南研究所的 Nicholas Featherstone （PhDAstroPhys‘10） 和 Julien 的新研究表明，太阳的自转比研究人员以前认为的更重要。强烈的旋转会产生细长的椭圆形对流，其大小实际上是 30,000 公里（30 兆米），而不是 200,000 公里。

　　“本质上，没有巨细胞，”朱利安说。“这种长期存在的信念或对它们的追捕可能有点牵强附会。旋转提供了不同的流体流动结构，在 30 兆米的这些尺度上最大化。”

　　更多地了解太阳对流区可能有助于科学家更好地了解太阳磁场，这种现象被称为全球太阳发电机。

　　“太阳的全球发电机磁场对太空天气负责，这真的很重要，”朱利安说。“如果不更多地了解发电机的工作原理，我们将无法谈论太空天气。”

　　研究人员、政府和公司对太阳磁场特别感兴趣，因为它会影响卫星和国际空间站的阻力。

　　它也有可能造成灾难性的破坏。太阳磁场以太阳黑子的形式出现在其表面，太阳黑子有时会爆发并向地球投掷放射性等离子体。

　　瓦西尔说：“一场大型太阳能事件很容易在几天内摧毁价值 10 万亿美元的全球基础设施。” “而且我们只有几个小时的时间来做些什么。一场大型太阳能事件可能意味着全球没有通讯或电力供应。这是一种巨大的风险。”

　　在不久的将来，这些发现为从事太阳数值模拟的研究人员提供了一个新的限制，他们现在可以更好地理解模拟旋转的挑战。

　　在短期内，这些发现为进行太阳数值模拟的研究人员提供了新的限制，他们现在可以更好地理解模拟自转的挑战。

　　“到目前为止，发电机模型还没有适当考虑旋转。”Vasil 说。

　　研究人员希望他们或其他科学家能够从数学上证实他们的预测，并最终真正观察到太阳中的对流。

　　“由于许多原因，很难测量我们在内部预测的流量类型。”Vasil 说。“部分原因是表面有很多噪音，它们的大小恰好与我们预期的更深处的噪音大致相同。我们相信这只是巧合。但这意味着观察员将需要更多的数据来了解正在发生的事情。”

　　更广泛地说，这些发现使我们离揭开太阳的神秘又近了一步，太阳支撑着我们的存在，并拥有许多关于宇宙本身演化的线索。

　　朱利安说：“太阳是生命的给予者，但它也有许多稀奇古怪的东西。”“我们的宇宙是由恒星构成的，我们知道恒星也与行星系统有关，所以从一般科学角度来看，了解我们最近的行星系统和我们最近的恒星相当重要——我们来自哪里？我们是怎么到这里的？”

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