[科普中国]-不只地球，太阳自转速度也在减慢

太阳存在自转，这一点可以从黑子以及日面上的其他活动客体，如日珥、暗条和谱斑等在日面上的移动，或从太阳东西边缘光谱线的多普勒效应来证实。太阳自转方向与地球自转方向相同，以恒星为参考背景,日面纬度17°处的太阳自转周期是25.38日，称为太阳自转的恒星周期。但早在上个世纪就有天文学家提出太阳自转速率并非一直不变，关于太阳自转减慢的这个说法，通过对其原因和机制的研究，天文学家们认为他们终于可能要解开这个谜团了！太阳大概平均每月绕自身的轴旋转一次。但是在二十年前，科学家们发现了一个令人困惑的现象，太阳表面的自转速度要比内部的自转速度慢百分之五，这在当时是无法解释的，但是现在通过一项新的研究，我们或许可以找到相关原因。夏威夷大学（University ofHawaii）天文研究所（Institute for Astronomy）的首席研究员杰夫·库恩（JeffKuhn）曾写过：“虽然在接下来的很长一段时间内太阳都不会停止旋转，但是我们发现，太阳辐射一方面直接为地球提供光热资源，另一方面也会如制动器一般使自身旋转逐渐慢下来，这也符合爱因斯坦的狭义相对论。”太阳属于非固体天体，其自转方式与固体天体的自转方式不同。太阳在自转时不同部位的速度互不相同，比如两极旋转的速度不同于赤道旋转的速度。而旋转的速度主要取决于该部位的纬度以及与太阳中心的距离，这种自转方式也叫作较差自转，一般在大多数非固体的天体中存在，比如星系、恒星、巨型气体行星等等。当然，这点天文学家们早就知道了，不过至于为什么太阳表面的旋转速度比其内部的旋转速度慢上百分之五，他们还没能搞明白。为了彻底弄清楚这个谜团，研究小组仔细研究了美国国家航空和宇宙航行局（NASA）太阳动力学观测卫星这三年半以来得到的数据，这个卫星自从2010年来就一直用于观测太阳的各种活动。而这个卫星的数据主要是通过日震及磁场成像仪得到的，这个仪器在这里是被用来探测在太阳磁场范围内的日震，其可以测量太阳微小的亮暗变化，从而得到整个太阳的长周期日震数据。研究人员还注意到，在太阳150千米的外层部位，自转速度大幅度下降，他们预测这是由于一种叫做“光子制动”效果。研究小组预测，这种制动效果类似于所谓的坡印廷-罗伯逊效应（指的是光压使尘粒沿螺旋轨道缓慢落入太阳的一种效应，它起因于质点对辐射的吸收和发射），通过这种效应，太阳辐射将导致原本绕着太阳旋转的尘埃粒子失去角动量，最终旋转速度慢下来。他们还认为，如果将一个制动器放在太阳的外部区域，也可以产生同样的效果——旋转速度减慢，当然也可能是受到宇宙中其他恒星的影响从而旋转速度减慢。库恩说：“这种扭矩减缓旋转速度的效果其实是非常微小的，但是太阳目前的寿命长达五十亿年，那么它对三万五千千米外部区域起到的影响则不可以忽略。”现在最大的问题是我们还不知道太阳自转减慢对太阳表面的磁场究竟有什么影响，而太阳磁场控制着太阳耀斑的爆发，甚至对地球上的无线电远程通讯都有一定的影响。当然，这也是研究人员希望在未来能有所突破的一方面，即使我们现在还不清楚，但是至少我们终于有一个关于太阳自转减慢的合理解释，已实属不易。这份研究报告即将在《物理评论快报》（ Physical ReviewLetters）出版，也可以在arXiv.org阅读全文。（编辑：p_vhehwang）