Nyligen, ett forskarlag under ledning av Dr. Li Yan från Yunnan Observatories vid den kinesiska vetenskapsakademin föreslog ett nytt sätt att utforska de småskaliga magnetfälten i solatmosfären genom att analysera frekvenserna för solenergins p-modes oscillationer, och fann att de småskaliga magnetiska baldakinerna kan bilda ett globalt splitsande lager i solfotosfären, som inte har erkänts tidigare. Resultaten publicerades online i Astrofysisk tidskrift .

1962, Leighton et al. hittade många svängningar av perioder runt fem minuter på solfotosfären. Observationer och teoretiska studier har visat att dessa svängningar är egenmoden för globala soloscillationer som liknar stående ljudvågor, och hänvisas till som solar-p-modoscillationerna.

Tidigare studier av solenergins p-modoscillationer visar att de beräknade frekvenserna baserade på standardsolmodellerna systematiskt avviker från de observerade frekvenserna för motsvarande oscillationslägen, och den största frekvensavvikelsen kan vara 20 μHz.

Eftersom den fysiska strukturen nära solens yta påverkar det högfrekventa oscillationsläget mer än det lågfrekventa, denna systematiska avvikelse är känd som ytnära effekten. Nyligen genomförda studier antydde att effekten av turbulent konvektion på den fysiska strukturen runt solfotosfären kan vara ansvarig för denna ytnära effekt. Stjärnmodeller som tar hänsyn till effekten av turbulent konvektion kan minska den maximala avvikelsen till cirka 3 μHz.

De småskaliga magnetfälten i den tysta delen av solskivan är en viktig sammansättning av solmagnetfältet. På grund av deras små storlekar, de kan inte ses i de vanliga solmagnetogrammen, och kallas ofta för "dolda magnetfält". Observationerna från Solar Optical Telescope ombord på Hinode-satelliten visar att den horisontella komponenten har en medelstyrka på cirka 55 gauss och den vertikala komponenten har en typisk styrka på cirka 11 gauss.

3D magneto-hydrodynamiska simuleringar visar att den konvektiva rörelsen kan trycka det tidigare likformigt fördelade magnetfältet uppåt, vilket resulterar i bildandet av horisontella magnetiska band på en höjd 400~500 kilometer över fotosfärens bas. Dessa magnetiska band kallas ibland för den "småskaliga magnetiska baldakinen".

I det här arbetet, forskarna introducerade magnetfälten och magnettrycket i modellen av solatmosfären, och undersökte dess effekt på utbredningen av solens p-modsvängningar i solatmosfären genom att justera placeringen av magnetfältet och storleken på det magnetiska trycket.

Det har visat sig att de småskaliga magnetiska baldakinerna som avslöjas av de tredimensionella numeriska simuleringarna inte kan fördelas slumpmässigt i solatmosfären, utan snarare att skarvas ihop i horisontell riktning för att bilda ett småskaligt magnetiskt kapellskikt.

Som ett resultat, magnetfältets styrka kommer att öka när man korsar detta småskaliga magnetiska kapell, vilket leder till en snabb ökning av det magnetiska trycket och den åtföljande snabba minskningen av gastrycket. Svängningsvågorna p-mode som utbreder sig från solens inre kommer att reflekteras totalt på denna plats, sålunda ekvivalent förstoring av kaviteten för p-modsvängningarna.

Forskarna jämförde de teoretiska frekvenserna för p-modoscillationerna med de observerade frekvenserna för motsvarande moder, och fann att den maximala avvikelsen bara är cirka 0,5 μHz, vilket är mycket bättre än resultaten från andra modeller. Den antagna magnetfältets intensitet är cirka 90 gauss, vilket stämmer överens med de observerade resultaten.

På samma gång, höjden på det småskaliga magnetiska kapellet som härleds från den nuvarande modellen är cirka 630 kilometer högt i fotosfären, vilket överensstämmer med höjden på den småskaliga magnetiska baldakinen som ges av några tredimensionella numeriska simuleringar.

Upptäckten av ett småskaligt magnetiskt skärmskikt leder inte bara ett stort steg mot att äntligen lösa det långvariga problemet med den ytnära effekten av solenergins p-modoscillationer, men ger också en kritisk ledtråd för ytterligare förståelse av den fysiska strukturen av solfotosfären och ursprunget till solens magnetfält.