Часть 1. Изучение звездной структуры и эволюции является одним из основных строительных блоков астрофизики, и Солнце имеет важное значение как звезда, которая наиболее поддается детальному изучению, так и как звезда, которая оказывает на сегодняшний день самое большое влияние на Землю и околоземную среду через ее излучательные и твердые выходы.
Одним из наиболее очевидных проявлений солнечного магнетизма является число солнечных пятен, которое растет и убывает с приблизительно 11-летним квазипериодическим циклом. Как только будет учтено изменение полярности между 11-летними циклами, это станет приблизительно 22-летним циклом. Крупномасштабное окружающее поле Солнца, которое является преимущественно биполярным, имеет аналогичный 22-летний цикл. Солнечные пятна возникают там, где концентрации магнитного потока выходят через поверхность Солнца, подавляя конвекцию и заставляя эту часть поверхности быть более холодной (и, следовательно, более темной), чем ее окружение. Солнечные пятна часто встречаются в идентифицируемых биполярных парах, грубо ориентированных вдоль линий постоянной широты, но с ведущим пятном, как правило, ближе к экватору. Полярность ведущего пятна противоположно подписана в двух полушариях, и более того, меняет знак примерно каждые 11 лет.
Количество солнечных пятен достигает максимума примерно каждые 11 лет, хотя продолжительность цикла довольно вариабельна. Кроме того, количество солнечных пятен на максимуме очень изменчиво. Могут также существовать длительные периоды, когда цикл солнечных пятен, по-видимому, отключается, и прокси для солнечной активности, такие как отложения изотопов в ледяных ядрах, предполагают, что такие "великие минимумы" происходят иногда и, по-видимому, случайно в прошлом Солнца.
Однако то, как Солнце генерирует свое колебательное магнитное поле, еще не совсем понятно. Появление пар солнечных пятен противоположной полярности сильно наводит на мысль о трубках магнитного потока, поднимающихся из внутренней части, и что эти трубы приблизительно выровнены параллельно солнечному экватору, т. е. поле, которое они содержат, тороидально. Крупномасштабное, но более слабое поле является полоидальным. Представляется вероятным, что каким-то образом циклическое крупномасштабное магнитное поле Солнца включает в себя динамо-машину, в ходе работы которой тороидальное поле преобразуется в полоидальное поле, а полоидальное поле преобразуется в тороидальное поле.
Существует несколько моделей того, как Солнце продолжает генерировать крупномасштабное магнитное поле через действие динамо-машины, но ни одна из них в данный момент не является чем-то большим, чем карикатура на то, что может иметь место. Многие из них являются "динамо-машинами среднего поля", которые основаны на предположении, что можно сделать разделение масштабов между большим масштабом, на котором требуется описать эволюцию магнитного поля, и мелкомасштабными взаимодействиями магнитного поля и движения плазмы, которые в конечном итоге параметризуются в некоторой схеме замыкания. Некоторые часто вызываемые элементы для солнечного динамо-машины-это дифференциальное вращение внутри Солнца, которое растягивает полоидальное поле для получения тороидального поля, и конвективные движения, которые происходят в конвективной оболочке Солнца, которые могут принимать тороидальное поле и производить полоидальное поле через так называемый альфа-механизм. Гелио сейсмология нанесла на карту вращение большей части Солнечной системы. Гелио сейсмология также установила, что конвективная оболочка занимает наружные 30 процентов солнечного нутра, и что основание конвекционной зоны примерно совпадает с областью вращательного сдвига, которая в настоящее время называется Тахоклином.
Класс моделей, которые в настоящее время популярны в физике Солнца является "динамическая модель потока транспорта". Эти модели являются моделями среднего поля, которые вызывают механизм Бэбкока-Лейтона, в котором движения вблизи поверхности дифференциального вращения и меридиональной циркуляции статистически преобразуют тороидальное поле в затухающих солнечных пятнах в полоидальное поле. Меридиональная циркуляция создает конвейерную ленту, которая продвигает это поле к высоким широтам, затем подводит его к основанию конвекции и транспортирует его к экватору, во время прохождения которого он преобразуется в тороидальный поток, который поднимается на поверхность, когда он становится достаточно сильным, чтобы быть магнитно плавучим и формирует солнечные пятна.
Продолжение следует...
