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德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹中心（HZDR）和拉脱维亚大学的研究人员首次对太阳的各种活动周期提出了全面的物理解释。他们指出，太阳上的旋涡状气流（即罗斯比波）是金星、地球和木星的潮汐影响与太阳磁场活动之间的媒介。
太阳目前正再次接近 11 年 "施瓦布周期 "的最大活动期，这是 2023 年 10 月的太阳轨道器图像。图片来源：欧空局和美国国家航空航天局/太阳轨道器/EUI 小组
这项研究为不同长度的太阳周期提供了一个一致的模型，并为之前有争议的行星假说提供了有力的论据支持。研究结果发表在《太阳物理学》（Solar Physics）杂志上。
尽管太阳离我们很近，是研究得最透彻的恒星，但有关其物理学的许多问题仍未得到完全解答。这些问题包括太阳活动的节律性波动。其中最有名的是，太阳平均每 11 年达到一次辐射最大值--专家们称之为施瓦布周期。之所以会出现这种活动周期，是因为太阳的磁场在此期间会发生变化，并最终逆转极性。如果不是因为施瓦布周期非常稳定，这本身对于恒星来说并不稀奇。
在施瓦布周期之外，还有其他一些不太明显的活动波动，从几百天到几百年不等，每个周期都以发现者的名字命名。尽管人们已经尝试用数学计算来解释这些周期，但仍然没有一个全面的物理模型。
多年来，HZDR 流体动力学研究所的弗兰克-斯特凡尼博士一直是"行星假说"的倡导者，因为行星的引力显然对太阳产生了潮汐效应，类似于月球对地球的潮汐效应。每隔 11.07 年，当金星、地球和木星这三颗行星与太阳排成一条特别引人注目的直线时，这种效应就会最强，就像地球上新月或满月时的春潮一样。这与施瓦布周期非常吻合。
太阳的磁场是由太阳内部导电等离子体的复杂运动形成的。"你可以把它想象成一个巨大的发电机。虽然这个太阳发电机本身会产生一个大约 11 年的活动周期，但我们认为行星的影响会干预这个发电机的工作，反复给它一点推动力，从而迫使太阳出现异常稳定的 11.07 年节律，"斯特凡尼解释说。
几年前，他和他的同事在现有的观测数据中发现了这种时钟过程的有力证据。他们还利用数学方法将各种太阳周期与行星运动联系起来。然而，起初这种相关性无法用物理方法充分解释。
"我们现在已经找到了基本的物理机制。我们知道同步发电机需要多少能量，也知道这些能量可以通过所谓的罗斯比波传递给太阳。最重要的是，我们现在不仅可以解释施瓦布周期和较长的太阳周期，还可以解释较短的里格周期，而这是我们以前根本没有考虑过的。"
罗斯比波是太阳上的旋涡状气流，类似于地球大气中控制高低压系统的大尺度波浪运动。研究人员计算出，金星、地球和木星三颗行星中每两颗的春潮期间的潮汐力都具有激活罗斯比波的正确特性--这一见解具有许多后果：首先，这些罗斯比波会达到足够高的速度，从而为太阳动力机提供必要的动力；其次，根据在太阳上观测到的里格周期，这种情况每隔 118 天、193 天和 299 天就会发生一次。第三，所有其他太阳周期都可以在此基础上计算出来。
这就是数学的作用：三个短暂的里格周期的叠加自动产生了突出的 11.07 年施瓦布周期。这个模型甚至还能预测太阳的长期波动，因为太阳围绕太阳系重心的运动会在施瓦布周期的基础上产生所谓的 193 年节拍周期。这与观测到的另一个周期--苏斯-德弗里斯周期--的数量级一致。
在这种情况下，研究人员发现，计算出的 193 年周期与气候数据中的周期性波动之间存在着令人印象深刻的相关性。这是行星假说的另一个有力论据，因为如果没有施瓦布周期的相位稳定性，就很难解释 193 年的苏斯-德弗里斯峰值，而相位稳定性只有在时钟过程中才会出现。
这是否意味着太阳是否跟随行星节拍的问题终于有了答案？斯特凡尼说："我们可能只有在获得更多数据后才能百分之百确定。但现在支持行星计时过程的论据非常有力。"
编译自/ScitechDaily
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