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太阳为什么也在自转

由于非轴对称的全球尺度的对流和自转的相互作用,角动量向赤道转移,从而形成了太阳的较差自转。

研究太阳自转还包括太阳大气层的自转问题。一般来说,大气低层的自转情况基本上也随纬度而变化,而在大气上层的自转则没有什么明显变化。此外,太阳自转还涉及到太阳黑子的分布等问题。总之,有关太阳的自转,还有很多谜等待我们去解开。

太阳存在自转,可以从黑子以及日面上的其他活动客体,如日珥、暗条和谱斑等在日面上的移动,或从太阳东西边缘光谱线的多普勒效应来证实。

太阳自转方向与地球自转方向相同。在日面纬度不同处,自转角速度不同,在太阳赤道,自转最快,纬度越高,自转越慢,这说明太阳存在着较差自转的现象。太阳自转角速度Ω和日面纬度的关系可以写成下式:

Ω=a+b sin+c sin,a、bc是用最小二乘法根据日面的活动客体的观测数据整理得到的,随所观测的活动客体的不同而不同。以恒星为参考背景,日面纬度17°处的太阳自转周期是25。38日,称为太阳自转的恒星周期。相对于地球而言的自转周期是27。275日,称为太阳自转的会合周期。地面的观测者为了观测的方便常使用后一数字。

由于近年来观测技术的发展,我们能够更精确地了解太阳自转的情况。1970年,霍华德和哈维发现,太阳表面有一个全球尺度的非轴对称的速度场,而日面较差自转只是上述速度场的纬向速度分量的反映。这一速度场的存在表明在赤道与极之间有角动量转移。

很早就有人注意到太阳自转速率常有变化。1904年,哈姆就发现,1901~1902年与1903年观测到的太阳自转速率是不一样的;1916年,普拉斯基特观测到在几天之内太阳自转速率的变化达到每秒0。15公里;1970年霍华德和哈维的精确的观测更表明太阳自转速率天天都有变化。但是,太阳自转速率随时间变化的规律还不清楚,既不是越转越快,也不是越转越慢,而是在某一个上下限之间摆动。

不少人还观测、研究了色球、日冕和太阳磁场扇形结构的较差自转。色球和日冕的自转速率同光球相似。有些观测表明,在某些日面纬度上日冕自转速度比光球自转速度慢,并且随太阳周期的位相而变化。至于太阳磁场扇形结构的边界,并没有象根据较差自转理论所预料的那样变化,而是呈现出一种刚性旋转。

太阳内部的自转无法直接观测,只能间接推测,例如,根据主序星的平均自转速度的统计规律,根据角速度同恒星年龄和电离钙发射线的关系,或者根据太阳的锂-铍丰度进行推测。有的学者认为太阳内部自转速度比表面快,有的学者认为比表面慢,看法还不一致。

太阳较差自转的理论研究工作是六十年代才开始的,因为对于太阳对流层中的大尺度环流的了解有了较大的进展,所以在湍流理论的基础上提出了太阳较差自转的理论,其基本思想是:米粒组织和超米粒组织这些小尺度对流可看作是一种粘滞作用,由于非轴对称的全球尺度的对流和自转的相互作用,角动量向赤道转移,从而形成了太阳的较差自转。

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