五分鐘振盪

太陽表面氣體以五分鐘為周期的一種不斷起伏的運動，為美國學者萊頓於1960年所發現。它表示日面一定點氣體的上下運動速度隨時間的變化。運動的平均速度約為每秒0.3公里。在一次振盪中,相對於平均大氣來說，氣體上下移動的範圍均約為25公里。在日面水平方向1,000～50,000公里區域內,物質基本上同起同落。在鉛垂方向，不同高度處的振盪有相應的相位差。

五分鐘振盪

正文

太陽表面氣體以五分鐘為周期的一種不斷起伏的運動，為美國學者萊頓於1960年所發現。圖1是五分鐘振盪的一個典型實例，它表示日面一定點氣體的上下運動速度隨時間的變化。運動的平均速度約為每秒0.3公里。在一次振盪中,相對於平均大氣來說，氣體上下移動的範圍均約為25公里。在日面水平方向1,000～50,000公里區域內,物質基本上同起同落。在鉛垂方向，不同高度處的振盪有相應的相位差。

一般認為五分鐘振盪的產生與光球下面的太陽對流層密切相關。從太陽大氣中線性波的傳播觀點來說，對流層所產生的波動，只能在兩個臨界頻率之外才能向上傳播。一個是聲波臨界頻率，即ω0=C/2H，式中 C為聲速,H=RT/μg為密度標高,R為普適氣體常數,T為絕對溫度，μ為平均分子量，g為重力加速度。只有當頻率ω>ω0的時候，聲波才能傳播。另一個臨界頻率為 N=(γ-1)g/C，γ為定壓比熱與定容比熱的比值。當ω<N時，重力波可以傳播。光球中波動色散方程是：

，

式中kZ和kH分別為鉛垂方向和水平方向的波數。從上列方程可以確定在以ω為縱坐標、kH為橫坐標的圖上波動能夠傳播的區域。只有當k婎>0時,波動才能傳播。符合這一條件的,圖2中用陰影標出。在左上方的陰影區，聲波可以傳播；而在右下方，重力波能傳播。至於在無陰影區域，不存在波動，只存在不傳送能量的駐波。有人認為，正是這樣的駐波形成了五分鐘振盪。這種駐波很可能是波在圖2中上下兩層來回反射所造成的。圖2中的兩條實線是波動能傳播區域的分界線，這相當於一個反射界線。這兩條實線都是對溫度T0畫出的。對於另外兩個溫度T1和T2(T1<T0<T2),聲波傳播區的邊界是兩條虛線。

此外，五分鐘振盪還有如下有趣的性質：①振幅隨著同日面中心距離的增加而減小，這表明振盪是在日面的鉛垂方向上。②平均振幅隨高度增加，周期隨高度減小。③米粒組織對五分鐘振盪的激發影響不大。④在太陽活動區中，五分鐘振盪同樣也存在，只是振幅小一些。⑤太陽磁場也呈現出五分鐘振盪,磁場強度的變幅為1～2高斯。
五分鐘振盪並不是太陽大氣中惟一的駐留振盪。近年的觀測證明，太陽上可能還有其他不同周期的駐留振盪現象。但是由於五分鐘振盪最明顯，就特別引人注目。

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