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太陽存在自轉,可以從黑子以及日面上的其他活動客體,如日珥、暗條和譜斑等在日面上的移動,或從太陽東西邊緣光譜線的多普勒效應來證實。 太陽自轉方向與地球自轉方向相同。在日面緯度不同處,自轉角速度不同,在太陽赤道,自轉最快,緯度越高,自轉越慢,這說明太陽存在著較差自轉的現象。

1 太陽自轉 -太陽自轉

 

2 太陽自轉 -正文

  太陽存在自轉,可以從黑子以及日面上的其他活動客體,如日珥、暗條和譜斑等在日面上的移動,或從太陽東西邊緣光譜線的多普勒效應來證實。
  太陽自轉方向與地球自轉方向相同。在日面緯度不同處,自轉角速度不同,在太陽赤道,自轉最快,緯度越高,自轉越慢,這說明太陽存在著較差自轉的現象。太陽自轉角速度Ω和日面緯度θ的關係可以寫成下式:
           Ω=a+bsin2θ+csin4θ
abc是用最小二乘法根據日面的活動客體的觀測數據整理得到的,隨所觀測的活動客體的不同而不同。以恆星為參考背景,日面緯度17°處的太陽自轉周期是25.38日,稱為太陽自轉的恆星周期。相對於地球而言的自轉周期是27.275日,稱為太陽自轉的會合周期。地面的觀測者為了觀測的方便常使用后一數字。
  由於近年來觀測技術的發展,我們能夠更精確地了解太陽自轉的情況。1970年,霍華德和哈維發現,太陽表面有一個全球尺度的非軸對稱的速度場,而日面較差自轉只是上述速度場的緯向速度分量的反映。這一速度場的存在表明在赤道與極之間有角動量轉移。
  很早就有人注意到太陽自轉速率常有變化。1904年,哈姆就發現,1901~1902年與1903年觀測到的太陽自轉速率是不一樣的;1916年,普拉斯基特觀測到在幾天之內太陽自轉速率的變化達到每秒0.15公里;1970年霍華德和哈維的精確的觀測更表明太陽自轉速率天天都有變化。但是,太陽自轉速率隨時間變化的規律還不清楚,既不是越轉越快,也不是越轉越慢,而是在某一個上下限之間擺動。
  不少人還觀測、研究了色球、日冕和太陽磁場扇形結構的較差自轉。色球和日冕的自轉速率同光球相似。有些觀測表明,在某些日面緯度上日冕自轉速度比光球自轉速度慢,並且隨太陽周期的位相而變化。至於太陽磁場扇形結構的邊界,並沒有象根據較差自轉理論所預料的那樣變化,而是呈現出一種剛性旋轉。
  太陽內部的自轉無法直接觀測,只能間接推測,例如,根據主序星的平均自轉速度的統計規律,根據角速度同恆星年齡和電離鈣發射線的關係,或者根據太陽的鋰-鈹丰度進行推測。有的學者認為太陽內部自轉速度比表面快,有的學者認為比表面慢,看法還不一致。
  太陽較差自轉的理論研究工作是六十年代才開始的,因為對於太陽對流層中的大尺度環流的了解有了較大的進展,所以在湍流理論的基礎上提出了太陽較差自轉的理論,其基本思想是:米粒組織和超米粒組織這些小尺度對流可看作是一種粘滯作用,由於非軸對稱的全球尺度的對流和自轉的相互作用,角動量向赤道轉移,從而形成了太陽的較差自轉。
  參考書目
 V.Bumba and T.Kleczek eds,Basic Mechanisms of Solar Activity,IAU Symposium,No.71,D.ReidelPubl.Co.,Dordrecht,Holland,1976.

 

3 太陽自轉 -配圖

 

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