转载

科学家模拟太阳环境有望解决磁场之谜

新模型使 Hotta 和他的同事们能够在计算机上重建太阳，并在高精度条件下观察大规模和小规模的磁场运动，由此了解小规模条件是如何引发大规模条件的

　　日前，一项新研究与模拟揭示了混乱无序的太阳是如何做到乱中有序的。对于太阳而言，改变是常态，它的主体是一个不停运转的旋转的液体熔炉。每 11 年，科学家发现太阳的磁极从表面迁移并交换位置。在磁极倒转达到高峰值时，天文学家们注意到了太阳表面爆炸的显著上升，能量大于成百上千个氢弹爆炸释放的能量。太阳看似除了混乱一无所有，它是如何产生大规模的一致性磁场，这是困扰科学家们的一大谜团。

　　换言之，小规模的无序是如何产生大规模的有序呢？一系列高分辨率的模拟给出了问题的答案。高温等离子体是一种过热气体，带电等离子体的运动可以导致太阳磁场的小规模变化。那么，如果太阳表面的磁场如此杂乱，它是如何保持大规模且一致的磁场呢？日本千叶大学的助理教授 Hideyuki Hotta 和他的团队进行了这些新的模拟。早前的计算表明，如果太阳物质的粘度在某个阈值之下，就不可能形成大规模且一致的磁场。

　　低粘度意味着物质流动更加自由且速度更快；太阳等离子体粘度较低就会在小规模内产生过多的混乱。新模型使 Hotta 和他的同事们能够在计算机上重建太阳，并在高精度条件下观察大规模和小规模的磁场运动，由此了解小规模条件是如何引发大规模条件的。同时，通过低精度模拟，研究人员们演示了大规模磁场是如何从模型中消失的。他们认为，强烈的小规模磁场“压制混乱”，起到了低粘度的效果，使大规模磁场得以形成。

　　太阳的周期为 11 年的磁场反转激起了科学家们的强烈兴趣，这一反转也和地球上的生物息息相关。地球的磁极每 20 万年到 30 万年也会发生反转。更好地认识太阳磁极的周期规律有助于人类未雨绸缪，避免太阳造成的伤害。

正文到此结束