太陽嵐警報に役立つ古代天文学の謎解き(Solution to ancient astronomy puzzle to aid solar storm warnings)

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2024-05-22 エディンバラ大学

科学者たちは、約400年間天文学者を魅了してきた太陽の謎に関する重要な手がかりを解明しました。研究によれば、太陽の磁場を生成する過程、いわゆる太陽ダイナモは、従来考えられていたよりも太陽の表面に近い場所で始まり、予想外の理由で起こることが示唆されています。この過程の始点を特定し、その進化を理解することで、太陽嵐の予測が向上すると研究者たちは述べています。太陽嵐は、オーロラを引き起こすほか、衛星や電力網に損害を与えることがあります。新しい研究は、太陽ダイナモの始まりが表面から約20,000マイル下であり、強風によって磁場が生成されるという新たな理論を示しました。この研究はNASAのスーパコンピュータを用いて行われ、Nature誌に発表されました。

<関連情報>

太陽ダイナモは地表近くで始まる The solar dynamo begins near the surface

Geoffrey M. Vasil,Daniel Lecoanet,Kyle Augustson,Keaton J. Burns,Jeffrey S. Oishi,Benjamin P. Brown,Nicholas Brummell & Keith Julien
Nature  Published:22 May 2024
DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-024-07315-1

太陽嵐警報に役立つ古代天文学の謎解き(Solution to ancient astronomy puzzle to aid solar storm warnings)

Abstract

The magnetic dynamo cycle of the Sun features a distinct pattern: a propagating region of sunspot emergence appears around 30° latitude and vanishes near the equator every 11 years (ref. 1). Moreover, longitudinal flows called torsional oscillations closely shadow sunspot migration, undoubtedly sharing a common cause2. Contrary to theories suggesting deep origins of these phenomena, helioseismology pinpoints low-latitude torsional oscillations to the outer 5–10% of the Sun, the near-surface shear layer3,4. Within this zone, inwardly increasing differential rotation coupled with a poloidal magnetic field strongly implicates the magneto-rotational instability5,6, prominent in accretion-disk theory and observed in laboratory experiments7. Together, these two facts prompt the general question: whether the solar dynamo is possibly a near-surface instability. Here we report strong affirmative evidence in stark contrast to traditional models8 focusing on the deeper tachocline. Simple analytic estimates show that the near-surface magneto-rotational instability better explains the spatiotemporal scales of the torsional oscillations and inferred subsurface magnetic field amplitudes9. State-of-the-art numerical simulations corroborate these estimates and reproduce hemispherical magnetic current helicity laws10. The dynamo resulting from a well-understood near-surface phenomenon improves prospects for accurate predictions of full magnetic cycles and space weather, affecting the electromagnetic infrastructure of Earth.

1701物理及び化学
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