科學(xué)家們通過長(zhǎng)期觀測(cè)太陽振蕩數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)可能掌握太陽長(zhǎng)期活動(dòng)規(guī)律的關(guān)鍵區(qū)域——位于太陽表面以下約20萬公里的差旋層。這一發(fā)現(xiàn)為理解太陽磁場(chǎng)周期性變化提供了全新視角，相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然科學(xué)報(bào)告》期刊。

太陽磁場(chǎng)每11年經(jīng)歷一次極性反轉(zhuǎn)，伴隨這一周期，太陽黑子會(huì)從中緯度向赤道遷移，形成蝴蝶狀的分布模式。傳統(tǒng)觀測(cè)手段僅能記錄這些表面現(xiàn)象，但無法解釋其深層驅(qū)動(dòng)機(jī)制。新澤西理工學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)整合了近30年的觀測(cè)數(shù)據(jù)，包括太陽與日球?qū)佑^測(cè)臺(tái)（SOHO）、太陽動(dòng)力學(xué)天文臺(tái)（SDO）以及地面全球振蕩觀測(cè)網(wǎng)（GONG）的記錄，構(gòu)建了太陽內(nèi)部振動(dòng)的詳細(xì)圖譜。

分析顯示，太陽內(nèi)部存在與表面黑子遷移軌跡高度吻合的旋轉(zhuǎn)帶流動(dòng)模式。這些流動(dòng)在差旋層——位于對(duì)流層與輻射區(qū)交界處的狹窄區(qū)域——產(chǎn)生強(qiáng)烈剪切應(yīng)力，成為驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)生成的關(guān)鍵動(dòng)力源。研究負(fù)責(zé)人指出，源自差旋層的磁性結(jié)構(gòu)變化可能需要數(shù)年時(shí)間才能傳播至太陽表面，這一延遲現(xiàn)象解釋了為何表面活動(dòng)與深層動(dòng)力學(xué)存在時(shí)間差。

差旋層的發(fā)現(xiàn)對(duì)空間天氣預(yù)測(cè)具有重要價(jià)值。太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射等劇烈活動(dòng)可能破壞衛(wèi)星通信、導(dǎo)航系統(tǒng)及地面電網(wǎng)，而當(dāng)前預(yù)測(cè)模型多聚焦于近表面層。研究團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)，新成果要求將整個(gè)對(duì)流區(qū)特別是差旋層納入模擬框架，以提升預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。盡管目前尚無法實(shí)現(xiàn)精確的長(zhǎng)期預(yù)報(bào)，但納入深層動(dòng)力學(xué)參數(shù)已顯著改進(jìn)模型可靠性。

該研究還為恒星磁活動(dòng)研究提供了理論范式。銀河系中眾多恒星表現(xiàn)出與太陽相似的周期性變化，但受限于觀測(cè)距離，科學(xué)家難以獲取高分辨率數(shù)據(jù)。通過解析太陽發(fā)電機(jī)機(jī)制，研究者得以建立適用于其他恒星的磁活動(dòng)模型，為理解恒星演化開辟新路徑。研究團(tuán)隊(duì)正計(jì)劃開展更長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)與數(shù)值模擬，以追蹤磁場(chǎng)模式在多個(gè)太陽周期中的演變規(guī)律。