□作者: 翻譯 steed
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一項新的研究聲稱,太陽也許比我們過去認為的要小一點。如果這個結論正確的話,太陽的其他性質,比如它內部的溫度和密度,也會和以前公認的數據有所出入。理解太陽的內部性質非常重要,可以幫助科學家準確預報空間天氣,回答有關太陽系的許多問題。
太陽沒有固態表面,完全是個大“氣球”。太陽的大氣只比核心稀薄一點,透明一些。因此,太陽的“表面”實際上指的是太陽大氣中那層不透光的表面。科學家通過望遠鏡觀察太陽,測出了太陽圓面的中心到“邊緣”(即太陽亮度突然下降的地方)的距離。測得的結果是,太陽直徑695,990千米,大約是地球半徑的109倍。
測量太陽大小的另一種完全不同的方法,利用了太陽表面一種被稱為“f模式”的重力波,這些波紋在太陽表面蕩漾,就像地球上海洋里的水波。
兩個直徑
理論預言,這種波應該只出現在太陽的不透明表面,對它們進行觀測就可以測量太陽的直徑,因為它們的波長與它們到太陽中心的距離緊密相關,而且兩者之間的關聯也是理論可以預言的。
不過科學家們多年來一直困擾不已,因為兩種方法得出了兩個不同的結果。後一種方法得出的太陽直徑約為695,700千米,比前一種方法少了300千米。
盡管兩者之間的差異只有0.04%,但科學家們在使用所謂的“日震學”(helioseismology),也就是通過觀察太陽表面振蕩的聲波來研究太陽內部結構時,這樣的差異足以產生不可忽視的影響。
通過日震學研究太陽非常重要,可以幫助科學家了解太陽磁場的源頭。正是這些磁場產生了太陽表面的黑子,進而影響了地球周圍的空間環境。
日震學還能幫助科學家揭開太陽系的一些謎團。比如,這種技術曾在破解太陽中微子失蹤謎案中立下奇功,明確排除了太陽內部異常造成中微子神秘消失的假設。
真正的差異
現在,對光線在太陽大氣層中傳播過程所作的新的計算,也許揭開了太陽半徑差異的真正原因。計算結果表明,後一個測量結果才是太陽真實的直徑。這一計算是由瑞士達沃斯世界輻射中心的Margit Haberreiter領導的一個小組完成的。
這個小組使用計算機軟件模擬了陽光在太陽大氣層中的傳播過程,重新計算了日面亮度突然下降的準確位置。這個軟件是由Haberreiter和她在世界輻射中心的同事Werner Schmutz合作編寫的。
他們的結果表明,太陽大氣層變得不透明的位置,與觀測者看到的日面亮度突然下降的位置,確實存在著細微的差別。按照他們的計算結果,亮度突然下降的地方要比太陽大氣不透明表面(即“f模式”重力波則出現的位置)高出333千米。
這些研究人員說,那些建立在前一種太陽半徑基礎上的理論模型都必須進行修正。研究小組成員、美國加利福尼亞州斯坦福大學的Alexander Kosovichev說,更精確的太陽半徑數值,可以讓科學家更準確地理解太陽的內部結構。
仍需完善
Kosovichev說︰“這讓我們可以更加精確地計算太陽內部結構,並與日震學獲得的觀測結構進行比對,了解更多有關太陽構造的知識。”他還指出,最近的觀測暗示太陽的含氧量只有以前所認為的一半,這似乎與日震學聲波研究的結果相矛盾,這說明“太陽的內部仍然有一些需要我們進一步研究的東西”。
美國康涅狄格州紐黑文市耶魯大學的Sarbani Basu評論說,Haberreiter小組的結論是否正確現在還無法定論。不過她也同意,更準確的太陽半徑數據可以讓科學家更可信地計算太陽內部的環境。她說︰“對于太陽來說,我們的測定必須十分精確,就算只差了幾百公里,也會造成很大的影響。”