一项新的研究提出了一种关于太阳周围磁转换是如何形成的理论。这个定量模型可以用来预测磁场的变化，并有可能解释太阳风的加热和加速。
主要作者Gabor Toth博士与密歇根大学气候与空间科学与工程系的Bart van der Holst博士以及加州大学洛杉矶分校的Marco Velli博士合作，在《天体物理学杂志》上发表了这项研究，“帕克太阳探测器观测完全支持的磁转换理论”。
磁转换是太阳风中径向磁场的反转，太阳风是从太阳表面发出的。最初在70年代偶然发现的磁转换，最近被帕克太阳探测器确定为太阳风内部日球层波动的典型组成部分。
帕克太阳探测器的观测显示，这些磁折回是由球体极化的阿尔夫萨芬波组成的，但直到现在，科学家们还不知道这些折回是如何形成的。
这项新研究为这些地磁倒转的形成提供了一个简单的预测理论，涉及密歇根大学气候与空间科学与工程系的研究人员以及帕克太阳探测器任务的首席科学家马可·维利博士的工作。
研究人员在2018年帕克太阳探测器飞越太阳后发回的数据中发现的情况与他们的预期不同。
托特说:“我们预计磁场的径向分量大致恒定，振荡与之垂直。”“但随后，帕克太阳探测器显示，它实际上是在径向上振荡。”
他想找到一种方法来解释这是如何发生的，以及背后的原因。多年来，托特第一次受到启发，回到理论工作中来。
托特说:“你有一个垂直于磁场的阿尔夫萨芬波，这个想法是，它被扭曲了，开始在不同的方向上振荡。”“这是因为波速不是恒定的。最初，我们认为重要的是等离子体的速度，但巴特指出，这是由于波速。”
与他的研究团队合作，他对太阳内部日球层发生的事情进行了定性和定量的解释。
“首先，这项研究是定性的，我们用近似公式和简化的数值模拟来描述这个过程。在完成建模和理论之后，我花了很多时间查看观察结果，以检查它们是否与理论预测相符。有相当有力的证据表明，这一过程确实在发生。”
“我们实际上可以测量波速，我们确实发现它是变化的。你看到转换的地方和你看到波速变化的地方是一样的。”
“这些波起源于太阳表面附近，成为太阳风的一部分。最初，磁场和速度在水平方向上有很大的波动，但波被不同的波速扭曲，最终，径向磁场翻转，形成一个开关。”
帕克太阳探测器提供的新数据使这项研究成为可能。探测器在从未见过的太阳附近提供了高分辨率的磁场测量和等离子体测量。托特利用对密度、速度、温度和磁场的观察来为他的研究提供信息。
“这非常重要，因为我们不仅看到磁场振荡，而且还看到等离子体的速度振荡，它们一起振荡。所以，它们是成比例的。”“如果你只测量磁场或只测量等离子体，我们无法建立这种关系。”
帕克太阳探测器的主要目标是弄清楚太阳风是如何被加热和加速的，它飞得离太阳足够近，可以观察到这些现象。
“帕克太阳探测器证明了我们所相信的并不完全正确。现在，我们对观测到的东西以及它是如何形成的有了更好的了解。”“下一步是看看这是否会改变我们对太阳风的理论。它很可能会改变我们的模式。”
这些模型的主要应用是预测空间天气，以便更好地了解日球层，并为空间天气事件可能对航天器、无线电通信、GPS甚至电网产生的强大影响做好准备。密歇根大学和其他大学的研究人员已经在合作开发空间天气建模框架，旨在为空间天气事件提供更好的预测。
范德霍尔斯特说:“这是未来空间天气和太阳风模型发展的重要组成部分，以及如何将转换包括在内。”“首先，你需要一个数学框架和对转换的理解，然后才能更全面地了解如何将其纳入太阳风模型并解释日冕加热机制。”
空间天气模型框架中的一个当前模型是alfv
范德霍尔斯特说:“在我们现在的模型中，我们基本上假设阿尔夫萨芬波是日冕加热的原因。”“这个新理论很好地符合这个框架。”
这项新的研究提供了一个更好的理解磁转换是如何形成的，这可能会导致对太阳风湍流的更深入的理解，在内部日球层加热，并最终更好的空间天气模型。
托特说:“我们可以把这项工作分为两个主要方向。“我们希望对转弯进行完整的三维数值模拟，将工作扩展到湍流。然后，我们想研究弯折的形成是如何改变阿尔夫萨芬波加热理论的。”
