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温度と磁場は太陽黒点でどのように関連していますか?

私たちの太陽は、移動するプラズマと磁場の間の相互作用を研究するための巨大な実験室です。フレア、プロミネンス、コロナ ループ、白斑、黒点などの太陽活動に関連するすべての現象は、この相互作用の現れです。

それらのうち、太陽黒点 (図 1) は最初に発見されたものであり、実際、磁場が発見された最初の天体物理オブジェクトです。

黒点が周囲よりも暗いのは、強い磁場が太陽表面に熱を伝達する表面下の対流を阻害するためです。太陽黒点の中央の最も暗い部分 umbra では、磁場はほぼ垂直です。 、外側のフィラメント部分で傾斜している間、半影 .太陽黒点の磁場と明るさ (または温度) との関係は、理論によって最初に予測されました。磁場が強い領域は、磁場が弱い領域よりも暗く、低温になるはずです。この問題は、理論的にも観測を通じても広く調査されました。

テネリフェ島にあるヨーロッパ最大の太陽望遠鏡 GREGOR (Schmidt et al., 2012) は、赤外線スペクトル領域の優れた空間分解能と高い磁気感度を利用して、3 つの大きな太陽黒点の温度と磁場の関係を測定するために最近使用されました。 λ =1565 nm 付近。この関係は、影、半影、および光橋 (影の中に埋め込まれた磁場が減少した明るい特徴) について別々に測定することができました。

図 2 に示す結果は、3 つの黒点内のすべての場所における磁場強度と強度 (温度) の散布図の形式です。小規模構造物における温度と磁場の変動は点の大きなばらつきを引き起こしますが、平均値は温度と磁場の関係の傾向を示しており、アンブラ、ライトブリッジ、および半影の内部で非常に類似しています。これは、太陽黒点の冷却の原因である移動プラズマと磁場の間の相互作用が、磁場が垂直から遠くない太陽黒点の部分で同じ特徴を持っていることを示しています.

この傾向は、磁場が急速に減少する外側半影では異なります。これは、磁力線の 2 つの異なるシステム、いわゆるインターロッキング コームからなる周辺部の磁場の複雑な構造を示しています。 構造 (Thomas &Weiss, 2008)。最初のシステムは、より強力でより垂直なフィールドを持ち、アンブラ、ライトブリッジ、および内側の半影に共通しています。外側の半影は、磁場強度の低下を説明する、より弱くより水平な 2 番目の磁場システムによって支配されています。

放射磁気流体力学コードに基づく数値シミュレーションの最新の方法は、観測された黒点と非常によく似た合成黒点 (Rempel, 2012) を作成することができ、観測を低下させる機器の影響はありません。観測された温度と合成黒点から得られた磁場関係との比較を図3に示します。観測から得られた散布図密度は等高線で示され、グレースケールの雲は対応する合成データを表します。アンブラとペナンブラの両方で、観測された磁場が弱く、温度が高いことがわかります。

高温は、地球の大気で散乱された光によって説明できます。これは、観測された強度を疑似的に増加させます。一方、シミュレーションも合成強度と温度を過小評価する可能性があります。より弱い磁場を観測する理由は、空間分解能であり、シミュレーションよりも 30 倍悪くなります。合成データに現れる非常に強い磁場を持つ特徴は、小さすぎて観測できません。

温度と磁場の関係の比較的単純な研究は、太陽黒点の研究に現在使用されている分極偏光分析と数値シミュレーションの洗練された方法を補完するものです。それでも、結果を検証したり、新しい詳細を追加したりするのに役立ちます.

参考文献:

  • Rempel, M.:2012 年、数値太陽黒点モデル:光球速度と磁場構造のロバスト性。天体物理ジャーナル、750、62。
  • Schmidt, W., von der Lühe, O., Volkmer, R., et al.:2012, The 1.5 meter solar telescope GREGOR, Astronomische Nachrichten, 333, 796.
  • J.H. トーマス&Weiss, N.O.:2008, Sunspots and Starspots.ケンブリッジ大学出版局、ケンブリッジ

これらの調査結果は、ジャーナル Solar Physics に掲載された The Temperature – Magnetic Field Relation in Observed and Simulated Sunspots というタイトルの記事で説明されています。 、巻。 292、記事188(2017年12月)。この研究は、チェコ科学アカデミー天文研究所の Michal Sobotka と Instituto de Astrofísica de Canarias の Reza Rezaei によって主導されました。


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