中科院新發現：太陽光球層中存在尚未被認知的小尺度磁冠拼接層

*【環球網科技綜合報道】*8月9日消息，記者從中國科學院雲南天文台官網瞭解到，其研究團隊提出了一種通過分析p模式震盪頻率來探測太陽大氣層中小尺度磁場分佈的新方法，並且發現太陽光球層中存在一個以前尚未被認識到的小尺度磁冠拼接層。該研究成果 “Can small-scale magnetic fields be the major cause for the near-surface effect of the solar p-mode frequencies?” （小規模磁場能否成為太陽 p 模式頻率的近地表效應的主要原因？）於8月1日在《天體物理雜誌》上發表。

據介紹，最近的一些研究結果認為湍對流對太陽光球區物理結構的影響是造成這種近表面效應的原因，並且在近似考慮湍對流效應的基礎上可以將最大偏差減小到3μHz左右。

太陽光球寧靜區的小尺度磁場是太陽磁場的一個重要組成部分。磁流體力學三維數值模擬研究表明，對流運動會將原先均勻分佈的磁場上推到距離光球層底部400~500千米的高處，形成水平分量並呈現出層狀分佈。由此形成的磁場位型被稱為“小尺度磁冠”結構。小尺度磁場在太陽表面幾乎無所不在，其藴藏着巨大的磁能，可以與外層大氣產生耦合，並且為日冕物質加熱提供充足的能量儲備。

具體來看，小尺度磁場與駐聲波可以存在兩個方面的相互作用。首先，這種極性混雜的磁場可以產生磁壓，通過影響當地的流體靜力學平衡狀態從而改變太陽大氣層中的氣體壓強和聲速分佈，進而影響到駐聲波的傳播；其次，磁場同樣可以扮演振動回覆力的角色，進而導致振動從純聲波逐漸向磁聲波轉變，併發生反射與折射現象。

據悉，在本項工作中，中國科學院雲南天文台的研究團隊通過在太陽大氣模型中引入磁場和磁壓，通過調整磁場出現的位置和磁壓的大小來考察駐聲波在太陽大氣層中的傳播。

研究發現，三維數值模擬所揭示的那種小尺度磁冠結構在太陽大氣層中的分佈不能是隨機的，而必須是在水平方向上相互拼接在一起形成一個小尺度磁冠拼接層。於是，跨越這個小尺度磁冠拼接層時，磁場強度會增加，導致磁壓的迅速上升和與之相伴隨的氣壓的快速下降。駐聲波從太陽內部傳播到此處將發生全反射現象，從而等效於增大了聲波的傳播區域。

研究團隊通過比較由此給出的p模式振動理論頻率與觀測得到的對應模式的頻率，由此推斷得出的磁場強度為90高斯左右，與觀測得出的結果相符。同時，由此推斷出的小尺度磁冠拼接層的高度是距離光球層底部約630千米，與三維數值模擬給出的小尺度磁冠結構的高度大致相符。

值得一提的是，小尺度磁冠拼接層的發現，不但朝着最終解決太陽p模式震盪長期存在的表面效應問題的方向推進了一大步，而且為深入瞭解太陽光球層物理結構與磁場的起源提供了重要的線索。