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新研究称太阳比原先认为的要小(图)


 
资料图片:太阳

  一项新的研究声称,太阳也许比我们过去认为的要小一点。如果这个结论正确的话,太阳的其他性质,比如它内部的温度和密度,也会和以前公认的数据有所出入。理解太阳的内部性质非常重要,可以帮助科学家准确预报空间天气,回答有关太阳系的许多问题。

  太阳没有固态表面,完全是个大“气球”。太阳的大气只比核心稀薄一点,透明一些。因此,太阳的“表面”实际上指的是太阳大气中那层不透光的表面。科学家通过望远镜观察太阳,测出了太阳圆面的中心到“边缘”(即太阳亮度突然下降的地方)的距离。测得的结果是,太阳直径695,990千米,大约是地球半径的109倍。

  测量太阳大小的另一种完全不同的方法,利用了太阳表面一种被称为“f模式”的重力波,这些波纹在太阳表面荡漾,就像地球上海洋里的水波。

  两个直径

  理论预言,这种波应该只出现在太阳的不透明表面,对它们进行观测就可以测量太阳的直径,因为它们的波长与它们到太阳中心的距离紧密相关,而且两者之间的关联也是理论可以预言的。

  不过科学家们多年来一直困扰不已,因为两种方法得出了两个不同的结果。后一种方法得出的太阳直径约为695,700千米,比前一种方法少了300千米。

  尽管两者之间的差异只有0.04%,但科学家们在使用所谓的“日震学”(helioseismology),也就是通过观察太阳表面振荡的声波来研究太阳内部结构时,这样的差异足以产生不可忽视的影响。

  通过日震学研究太阳非常重要,可以帮助科学家了解太阳磁场的源头。正是这些磁场产生了太阳表面的黑子,进而影响了地球周围的空间环境。

  日震学还能帮助科学家揭开太阳系的一些谜团。比如,这种技术曾在破解太阳中微子失踪谜案中立下奇功,明确排除了太阳内部异常造成中微子神秘消失的假设。

  真正的差异

  现在,对光线在太阳大气层中传播过程所作的新的计算,也许揭开了太阳半径差异的真正原因。计算结果表明,后一个测量结果才是太阳真实的直径。这一计算是由瑞士达沃斯世界辐射中心的Margit Haberreiter领导的一个小组完成的。

  这个小组使用计算机软件模拟了阳光在太阳大气层中的传播过程,重新计算了日面亮度突然下降的准确位置。这个软件是由Haberreiter和她在世界辐射中心的同事Werner Schmutz合作编写的。

  他们的结果表明,太阳大气层变得不透明的位置,与观测者看到的日面亮度突然下降的位置,确实存在着细微的差别。按照他们的计算结果,亮度突然下降的地方要比太阳大气不透明表面(即“f模式”重力波则出现的位置)高出333千米。

  这些研究人员说,那些建立在前一种太阳半径基础上的理论模型都必须进行修正。研究小组成员、美国加利福尼亚州斯坦福大学的Alexander Kosovichev说,更精确的太阳半径数值,可以让科学家更准确地理解太阳的内部结构。

  仍需完善

  Kosovichev说:“这让我们可以更加精确地计算太阳内部结构,并与日震学获得的观测结构进行比对,了解更多有关太阳构造的知识。”他还指出,最近的观测暗示太阳的含氧量只有以前所认为的一半,这似乎与日震学声波研究的结果相矛盾,这说明“太阳的内部仍然有一些需要我们进一步研究的东西”。

  美国康涅狄格州纽黑文市耶鲁大学的Sarbani Basu评论说,Haberreiter小组的结论是否正确现在还无法定论。不过她也同意,更准确的太阳半径数据可以让科学家更可信地计算太阳内部的环境。她说:“对于太阳来说,我们的测定必须十分精确,就算只差了几百公里,也会造成很大的影响。”


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