新的计算机模拟，呈现出太阳磁场真实的一面
发布时间：2023-06-03 10:22:16 所属栏目：外闻 来源：
导读：实际上我们并没有亲身体会到恒星的原始、狂暴、本性的强大。在简单的观测中，我们的太阳可能看起来是温和的，但随着现代先进的科学仪器的使用，我们现在知道的情况却有所不同。在我们眼睛所能看到的狭窄光带之外的观
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实际上我们并没有亲身体会到恒星的原始、狂暴、本性的强大。在简单的观测中，我们的太阳可能看起来是温和的，但随着现代先进的科学仪器的使用，我们现在知道的情况却有所不同。在我们眼睛所能看到的狭窄光带之外的观测中，太阳看起来像一个被激怒的球体，偶尔会向太空中喷射出巨大的等离子体，其中一些会撞向地球。 等离子体喷流撞击地球可不是什么值得庆祝的事情，它会引起各种各样的问题。 一些科学家致力于研究太阳，部分原因是它带来的危险。如果能知道太阳什么时候会发脾气，我们是否会在它的路径上，那就太好了。人类现在有多个航天器专门研究太阳的细节。太阳动力学观测台（SDO）、太阳和日光层观测台（SOHO）和帕克太阳探测器都从事太阳观测。 尽管科学家们仍在研究细节，但太阳强大的磁场在太阳爆发中发挥了巨大作用。发表在《自然天文学》上的一项新研究正在帮助科学家更详细地了解磁场。它的标题是“小规模发电机接近太阳系普朗特数的数字证据”，第一作者是马克斯·普朗克太阳系研究所（MPS）的高级博士后研究员约恩·沃内克（Jörn Warnecke）。 “太阳发电机（solar dynamo）”是太阳磁场的来源。太阳发电机有两部分：小规模发电机（SSD）和大规模发电机（LSD）。但是，太阳研究人员还无法建立它们的模型，至少还没有完整的细节。而且，他们无法确认小规模发电机是否可以在太阳的条件下产生，而事实上，小规模发电机在整个宇宙的天体中无处不在。这显然是一个大问题，因为一个小规模发电机会对太阳的行为产生巨大的影响。 “一个强大的 SSD 可能会对太阳的动力学过程产生巨大的影响，”作者在论文中写道。因此，弄清 SSD 是否可以存在于太阳上非常重要。 小规模发电机（small-scale dynamo）是什么？ 根据这项研究，一个小规模发电机（例如SSD）放大模型计算的磁场的尺度小于各种已知的天体物理介质中发动机舱内的湍流的发展的驱动尺度。你可能很快就会掉进兔子洞，试图详细理解这一点。但简单来说，SSD需要比大规模发电机更强的湍流。 这一切都归结为所谓的普朗特数（PrN），以及太阳的普朗特数告诉我们它的性质。太阳的 PrN 告诉我们它的磁场变化有多快，它的速度有多快。太阳的 PrN 很低，很长一段时间以来，研究太阳的科学家们认为，低 PrN 阻碍了 SSD 的发展。 但这项研究的结果却恰恰相反。它基于芬兰和德国的千万亿级超级计算机上的大规模计算机模拟。 阿尔托大学计算机科学系的天体信息学小组组长兼副教授玛利特·科皮-拉格（Maarit Korpi-Lagg）说：“使用目前可用的最大规模的计算模拟之一，我们实现了迄今为止最逼真的发电机建模设置。我们不仅证明了小规模发电机（SSD）的存在，而且随着我们的模型更接近太阳，它变得更可行。” 普朗特数的低值意味着，太阳的等离子体速度和磁场变化很快就会平衡。它们平衡得越快，形成SSD的可能性就越小。通过发现事实并非如此，太阳上的条件可以产生SSD，科学家们对太阳、它的磁场和等离子体喷射的理解只会加深。这对我们这些生活在太阳抛射路径上的人来说是件好事。 MPS的高级博士后研究员约恩·沃内克说：“这是了解太阳和其他恒星磁场产生的重要一步。这一结果将使我们更接近解决 CME 形成之谜，这对于设计保护地球免受危险空间天气影响非常重要。” 许多天文爱好者都知道，太阳的磁场以11年为一个周期运行。每隔11年，太阳的两极交换位置，这就改变了太阳的行为。喷发、太阳耀斑和日冕物质抛射在太阳活动周期的中期增加，这被称为“太阳极大期”。由于太阳的喷发会破坏地球上的通信、电网和其他基础设施，科学家们希望更好地了解它。我们知道，在这个时期，太阳活动的强度会非常高，因此，我们需要确保我们的系统不会受到影响。 （编辑：聊城站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
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