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2023-06-21
日震学的重要发现及未来发展
【摘要】：尽管日震学尚处于不成熟阶段，但这一新的学科已经导致了一些重要的发现，成为当代太阳物理学的前沿之一。这一问题的正确答案还要靠日震学的进一步发展。天文学家期待着日震学能够裁决这样一个新思想：黑子和耀斑可能是由对流所驱动的热物质的圆柱形的流动所引起的。为连续进行日震学观测，美国自然科学基金会计划拨款给全球振荡网研究所，把环绕世界的6个日震站联系起来。
为了提炼和修改太阳黑子的形成和演化的理论模式，太阳物理学家必须更多地了解太阳内部的结构和行为。太阳内部究竟是什么样子，我们既看不见，也摸不着。后来人们发现通过对太阳表面脉动的研究，可以推测出太阳内部的情况。这就好像研究地震波能够推测出地层深处的秘密一样。
本世纪60年代，美国天文学家莱顿等人，利用物理学上的多普勒故应，发现太阳大气的上下振动很有规律，其振动的周期是296±3秒，这就是著名的太阳“5分钟振荡”现象。进一步的观测还表明，气体物质上下起伏的总幅度达数十公里，而在水平方向上，大致在0．1～50万公里范围内的气体物质都联成一片，同起同落。并且在任何时刻，日面上都有2／3左右的区域在做这种振荡。
太阳5分钟振荡的发现引起了全世界天文学家的瞩目。相继的大量观测结果表明，太阳像一颗巨大的心脏，正在一缩一张地运动。70年代中，人们开始寻找低频率的太阳振动。1976年，前苏联天文学家发现了太阳的160分钟振荡。许多科学家认为，太阳内部产生振荡的因素可能有三种，即气体压力、重力和磁力。相应的波动则为驻声波、重力波和阿尔文波。有趣的是，这三种波动有时可以两两结合起来，成为磁声波、声重力波和磁重力波。甚至可以三者统统混合起来，形成所谓的“磁声重力波”。所有这些波动叠合在一起，就会产生太阳表面振荡的一幅幅错综复杂的图像。
太阳振荡是近年来太阳物理学中最为重大的发现之一，为天文学家开拓出一条通往太阳迷宫深处的新途径。尽管日震学尚处于不成熟阶段，但这一新的学科已经导致了一些重要的发现，成为当代太阳物理学的前沿之一。
前不久，披露太阳内部奥秘的震波图样展示，尽管太阳外层的自转在赤道比在极区快，然而太阳内部的自转却是均匀的，这样就产生了一种剪切力，仿佛剪刀的两个刀刃相互移过一样。有人猜测这种效应会影响磁场，驱动太阳周期。但一些人对此持不同的意见。这一问题的正确答案还要靠日震学的进一步发展。
天文学家期待着日震学能够裁决这样一个新思想：黑子和耀斑可能是由对流所驱动的热物质的圆柱形的流动所引起的。相邻的圆柱，以相反的方向在40万公里深的太阳对流区内旋转，逐渐向赤道移动。一个设想是，像老式洗衣机中的旋轴一样，圆柱挤压磁场，在这一过程中有效地产生黑子。
为连续进行日震学观测，美国自然科学基金会计划拨款给全球振荡网研究所，把环绕世界的6个日震站联系起来。这样一来，就可以整日不间断地进行日震观测了，全面的工作可望从1993年开始。另外，美国宇航局和欧洲空间局计划在90年代太阳活动峰年期间发射的人造卫星，也将投入太阳振荡的测量和研究。
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