201605312233研究發現:太陽活動極弱期的磁場其實反而是在極盛期

  太陽黑子有個平均約11年的活動周期,在此11年內,從極小期(minimum)的黑子數量幾近於無,逐漸增加,至極大期(maximum)之後數量逐漸下降,最後再度回到極小期;太陽上其他活動的發生頻率與規模也於黑子數量變化成正比。不過,每個黑子周期的狀況其實都不太相同,意即將時間尺度拉長之後,還有長期的變化,有科學家認為這種太陽活動的長期變化可能與地球氣候變遷有關。
About 80 solar cycles seen from the surface, i.e. more than 1,000 years in solar time, modelled by means of a computer simulation. At 20-50 years in simulation time, a simulated grand minimum occurs, which in actual fact is the maximum of magnetic energy.
 
  芬蘭赫爾辛基的阿爾托大學(Aalto University)電腦科學系及普朗克太陽系研究所(Max Planck Institute for Solar System Research)ReSoLVE卓越研究中心(ReSoLVE Centre of Excellence)的Maarit Käpylä等人組成的DYNAMO研究小組,利用全球各地的超級電腦進行長達6個月的聯合演算,希望瞭解引起太陽活動長期變化的物理機制,然後能藉此進一步瞭解地球與太空的氣候變化。
 
  然而,這項耗時頗長的數值演算結果,最讓Käpylä等人驚訝的,卻是關於太陽活動的極弱期(grand minima),其中最著名的就是芒得極小期(Maunder Minimum)。一般認為在太陽活動極弱期的時候,是因為太陽磁場很衰弱,弱到無法產生太陽黑子或其他太陽活動。但是Käpylä等人的演算結果卻顯示在芒得極小期時,太陽磁場其實是處在最強盛的時期。
 
  Käpylä表示:到現在為止,科學家只能檢視可以看見的太陽表面;但是透過電腦演算,卻可以挖掘太陽表層以下不可見的世界。在芒得小期時,磁場下沈到對流層(convection zone)底部,在此處的磁場強度是非常強的。此圖為Käpylä等人電腦模擬演算的太陽表面活動變化,其中約包含了80個太陽活動周期,時間尺度超過1000多年。右上圖裡,橫軸時間座標顯示的第20-50年間,電腦模擬出結果呈現活動極弱期,不過此時的磁場卻是最盛期。
 
  對流層是太陽內部分層中的最外層,內部的物質如同煮沸的水一般,透過上下運動的對流胞,將熱從底部帶至太陽表層;而這樣的劇烈對流運動,不僅會藉此產生磁場,同時也攪亂了整個對流層的物質。
 
  Käpylä等人計畫從2016年夏天開始繼續進行新一輪的電腦演算工作,屆時演算的時間尺度將比本次研究更為盛大,進一步瞭解太陽內部發電機機制的細節。
 
資料來源:http://www.aalto.fi/en/current/news/2016-05-09/, 2016.05.09, KLC
引用自臺北天文館之網路天文館網站

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