发现太阳长周期振荡

在 1960 年代，人们发现了太阳的高音：太阳像钟声一样响起。数以百万计的短周期(接近 5 分钟)的声振荡模式被太阳表面附近的对流湍流激发并被困在太阳内部。自 1990 年代中期以来，地面望远镜和太空天文台一直在连续观测到这些 5 分钟的振荡，并且已被日震学家非常成功地用于了解我们恒星的内部结构和动力学——就像地震学家了解恒星的内部一样通过研究地震来了解地球。日震学的胜利之一是将太阳的自转映射为深度和纬度的函数(太阳微分自转)。

除了 5 分钟的振荡外，40 多年前预测恒星中还存在更长周期的振荡，但直到现在才在太阳上发现。“长周期振荡取决于太阳的自转;它们本质上不是声学的，”新研究的主要作者兼 MPS 主任 Laurent Gizon 说。“检测太阳的长周期振荡需要测量太阳表面多年来的水平运动。来自机载 SDO 的日震和磁成像仪 (HMI) 的连续观测非常适合此目的。”

该团队观察到数十种振荡模式，每种模式都有自己的振荡周期和空间依赖性。一些振荡模式在两极具有最大速度，一些在中纬度，有些在赤道附近。赤道附近速度最大的模式是罗斯比模式，该团队在 2018 年就已经确定了这种模式。“长周期振荡表现为太阳表面非常缓慢的旋转运动，速度约为每小时 5 公里——关于一个人走路的速度，” MPS 的 Ji-Chao Liang 说。来自 NSO 的 Kiran Jain 以及来自 MPS 的 B. Lekshmi 和 Bastian Proxauf 用来自全球振荡网络组 (GONG) 的数据证实了这一结果，GONG 是一个由美国、澳大利亚、印度、西班牙和智利的六个太阳观测站组成的网络。

为了确定这些振荡的性质，该团队将观测数据与计算机模型进行了比较。MPS 研究生 Yuto Bekki 解释说：“这些模型使我们能够看到太阳内部并确定振荡的完整三维结构。” 为了获得模型振荡，该团队首先从日震学推断出太阳结构和旋转差的模型。此外，模型还考虑了上层对流驱动的强度和湍流运动的幅度。模型的自由振荡是通过考虑对太阳模型的小幅度扰动来发现的。表面的相应速度与观察到的振荡非常匹配，并使团队能够识别模式。