“羲和號(hào)”繪制出國際首個(gè)太陽大氣自轉(zhuǎn)的三維圖像

由中國航天科技集團(tuán)有限公司八院抓總研制的我國首顆探日衛(wèi)星“羲和號(hào)”自入軌至今獲取了大量寶貴的觀測數(shù)據(jù)，助力國內(nèi)外相關(guān)團(tuán)隊(duì)開展科學(xué)研究。南京大學(xué)與中國科學(xué)院云南天文臺(tái)、集團(tuán)公司八院的科研人員通過分析“羲和號(hào)”的觀測數(shù)據(jù)，精確繪制出國際首個(gè)太陽大氣自轉(zhuǎn)的三維圖像。相關(guān)論文于今年6月13日發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·天文學(xué)》上。

據(jù)介紹，恒星是一個(gè)巨大的等離子體球體，它的自轉(zhuǎn)不是剛性的，不同部位的自轉(zhuǎn)存在差異性。作為離地球最近的恒星，太陽是研究恒星自轉(zhuǎn)的重要標(biāo)本。太陽從內(nèi)到外可分為核心區(qū)、輻射區(qū)、對流區(qū)和大氣層。經(jīng)過幾十年的研究，科學(xué)界已基本探明太陽自轉(zhuǎn)的兩個(gè)重要規(guī)律：一是從輻射區(qū)到更外層的對流區(qū)，自轉(zhuǎn)速度存在明顯變化；二是自轉(zhuǎn)速度從赤道向兩極遞減。但對于太陽表面的大氣層，其自轉(zhuǎn)有何規(guī)律，至今尚無明確結(jié)論。

此次南京大學(xué)“羲和號(hào)”團(tuán)隊(duì)利用衛(wèi)星采集到的多譜線、全日面、高精度的觀測數(shù)據(jù)，對太陽大氣層自轉(zhuǎn)規(guī)律有了較為精確的認(rèn)識(shí)。

“羲和號(hào)”實(shí)現(xiàn)了國際首次空間太陽Hα波段光譜掃描成像，同時(shí)獲取了太陽Hα譜線、SiⅠ譜線和FeⅠ譜線的精細(xì)結(jié)構(gòu)。運(yùn)用反演的方法，團(tuán)隊(duì)推導(dǎo)出太陽大氣不同層次的多普勒速度場，相當(dāng)于給整個(gè)太陽大氣做了一次全方位掃描。由此，團(tuán)隊(duì)得到了國際首個(gè)太陽大氣多層次多普勒速度圖。

分析結(jié)果顯示，太陽大氣各個(gè)層次的自轉(zhuǎn)速度都呈現(xiàn)出從赤道向兩極遞減的規(guī)律。而且，越靠近太陽外層，大氣的自轉(zhuǎn)速度越快。這是由無處不在的小尺度磁場結(jié)構(gòu)與太陽大氣“磁凍結(jié)”效應(yīng)造成的。

太陽外層大氣較快的自轉(zhuǎn)速度，意味著太陽風(fēng)損失的角動(dòng)量不容小覷，這對太陽自轉(zhuǎn)起到了“剎車”的作用，隨著太陽年齡增大，其自轉(zhuǎn)速度會(huì)逐漸減慢。

“羲和號(hào)”科學(xué)總顧問、中國科學(xué)院院士方成介紹，“羲和號(hào)”2021年發(fā)射升空，至今仍在軌穩(wěn)定運(yùn)行，相關(guān)觀測數(shù)據(jù)由南京大學(xué)太陽科學(xué)數(shù)據(jù)中心向全球開放共享，已有法、德、美、日等10余個(gè)國家的太陽物理研究學(xué)者應(yīng)用。

（陳席元）