太阳黑子的三维结构
译自马克斯·普朗克天体物理所，2005年12月
如果能观测太阳表面以下的部分，所见的太阳黑子将会是什么样的？如果足够细致地观测太阳表面本身，答案会很清晰，但结果与预计的差异甚大。La Palma新建的瑞典太阳望远镜（Swedish Solar Telescope，SST）可以进行这项工作所需的仔细观测。下图即是问题的答案，它是马克斯·普朗克天体物理研究所与瑞典科学院太阳物理研究所合作的结晶。太阳表面的黑子看上去象是一块致密的磁斑，磁斑是表面之下一丛散布的磁绳的末端，这类似于一股绳索磨损过的绳头。以此结构为框架，整整一系列或新或旧莫名其妙的观测结果都优美地各就其位了。
上：瑞典望远镜拍摄到的图象及据此推测出的黑子下方三维结构（示意图）。该结构由一丛散布的磁绳组成，径直插入太阳内部。图中只画出了这丛磁绳的最上部，而且表面之上的磁力线也被省去了。下：剥去表层后，磁绳丛之中的缝隙就显露出来了。它们大多数分布在半影区（黑子外沿的丝状区域），不过哪怕在本影区，依旧有缝隙存在（示意图，实际的缝隙比图中的更窄更多）。
这些难题中最古老的的一个是黑子的亮度问题。人们知道，黑子的强磁场会压制内层区域向表面的热量传输，使黑子看上去偏暗。但这种压制作用很强，甚至难以用来解释观测到的黑子最暗区。
在太阳纤细的可见层上，黑子的磁力线充满了所有区域，但在表面之下，它们可以因气体压力而互相分离。目前的计算表明，在表面之下，磁场的分布可以遵循任何与上部不同的形式。它们表明，黑子外部的亮条纹正反映了强磁场束之间无磁场的狭小区域。如果人们能观测太阳内部稍深的区域，这一结构会变得很明显。辐射通过这些缝隙抵达表面要比直接穿过磁场容易得多。
太阳黑子及对流层（图中旋涡部分）剖面图。在太阳表面仅仅表现为暗斑的区域是延伸到表面之上（图中虚线所示），并穿过太阳内部的磁场的组成部分。
除去黑子的亮度之外，这一模型还解释了半影丝状结构和本影亮“点”以及半影丝中所谓“暗核（dark cores）”（最近才被SST发现）之间的密切联系，并预言了黑子光线的偏振性，这可以在不久的将来进行检验。
Henk Spruit,
Max-Planck-Institut für Astrophysik,
Göran Scharmer,
Solar Physics Institute of the Swedish Academy of Sciences.
相关出版物：
Fine structure, magnetic field and heating of sunspot penumbrae, Astronomy and Astrophysics, in press
