澳大利亚和美国的科学家已经解开了一个长期存在的关于太阳的谜团，这可以帮助天文学家预测太空天气，并帮助我们为潜在的破坏性地磁风暴袭击地球做好准备。
太阳的内部磁场直接对空间天气负责——来自太阳的高能粒子流可由太阳耀斑、太阳黑子或产生地磁风暴的日冕物质抛射触发。然而，尚不清楚这些是如何发生的，也无法预测这些事件何时会发生。
现在，由悉尼大学数学与统计学院的 Geoffrey Vasil 博士领导的一项新研究可以提供一个强有力的理论框架，以帮助我们更好地了解有助于驱动近地空间天气的太阳内部磁发电机。
太阳由几个不同的区域组成。对流区是最重要的对流区之一——200,000 公里深的超热轧湍流等离子体海洋占据了恒星直径的 30%。
现有的太阳理论表明，最大的漩涡和涡流占据了对流区，就像美国宇航局在此处描绘的那样，想象成巨大的圆形对流单元。
然而，这些细胞从未被发现，这是一个长期存在的问题，称为“对流难题”。
Vasil 博士说这是有原因的。不是圆形细胞，流动分解成高大的旋转雪茄形柱子，“仅”30,000 公里宽。他说，这是由于太阳自转的影响比以前认为的要强得多。
流体动力学专家瓦西尔博士说：“如果你旋转得足够快，你可以在铅笔尖上保持平衡。”“在对流区旋转的太阳能流体的细小细胞的行为也类似。”
研究结果已发表在美国国家科学院院刊上。
“我们对太阳的内部了解不多，但如果我们想了解可以直接影响地球的太阳天气，这一点非常重要，”瓦西尔博士说。
“众所周知，强烈的自转会完全改变磁性发电机的特性，太阳就是其中之一。”
Vasil 博士和他的合作者科罗拉多大学的 Keith Julien 教授和博尔德西南研究所的 Nicholas Featherstone 博士说，这个预测的太阳内部的快速旋转抑制了原本会是更大规模的流动，为外部三分之一创造了更加多样化的动力学太阳深度。
该研究的主要作者瓦西尔博士说：“通过正确考虑自转，我们的新太阳模型符合观测数据，可以显着提高我们对太阳电磁行为的理解。”
在最极端的情况下，太阳地磁风暴会给地球带来辐射脉冲，足以炸毁我们复杂的全球电子和通信基础设施。
这种类型的巨大地磁风暴于 1859 年袭击了地球，被称为卡林顿事件，但这是在我们全球依赖电子产品之前。从墨尔本到纽约的新兴电报系统受到了影响。
“今天的类似事件可能会摧毁价值数万亿美元的全球基础设施，并且需要数月甚至数年的时间才能修复，”瓦西尔博士说。
1989 年的一次小规模事件导致加拿大大规模停电，一些人最初认为可能是核袭击。2012 年，一场规模与卡林顿事件相似的太阳风暴在没有撞击的情况下经过地球，仅比我们绕太阳的轨道少了 9 天。
瓦西尔博士说：“下一个太阳活动极大期是在这十年的中期，但我们对太阳的了解仍然不够，无法预测这些周期性事件是否会产生危险的风暴。”
“虽然太阳风暴袭击地球的可能性很小，就像地震一样，但它最终会发生，我们需要做好准备。”
从太阳内部出现的太阳风暴可能需要几个小时到几天才能到达地球。瓦西尔博士说，如果计划者有足够的警告在高能粒子爆炸之前关闭设备，那么更好地了解我们的母星的内部动态可以帮助他们避免灾难。
“我们无法解释太阳黑子是如何形成的。我们也无法辨别哪些太阳黑子群体最容易发生暴力破裂。决策者需要知道需要多长时间忍受长达数天的紧急关闭以避免严重的灾难，”他说。
Vasil 博士和他同事的理论模型现在需要通过观察进行测试，以进一步改进太阳内部过程的建模。为此，科学家们将使用一种称为日震学的技术来聆听恒星跳动的心脏内部。
“我们希望我们的发现将激发对太阳驱动力的进一步观察和研究，”他说。
这可能涉及史无前例地在太阳系椭圆平面外发射极地轨道器观测卫星。
