洛伦兹力在黑子平衡中的作用

黑子在太阳表面存活的时间尺度从几天到几个月不等。这要求它们处于涉及磁场和流体动力学力的平衡中。遗憾的是，黑子平衡的理论模型非常简化，因为它们假设黑子是静态的，并且具有自相似和轴对称的磁场。这些假设忽略了由本影点、光桥、半影纤维等产生的磁场沿方位角方向的小尺度变化的作用。我们旨在研究一旦考虑了由黑子精细结构产生的磁场方位角涨落，黑子平衡是否得以维持。为此，我们将FIRTEZ Stokes反演代码应用于光谱偏振观测，以推断位于日面中心且由两种不同仪器观测到的两个黑子的磁和热力学参数：一个由地面1.5米德国GREGOR望远镜观测，另一个由日本Hinode航天器观测。我们将我们的结果与使用MuRAM代码进行的三维辐射磁流体动力学黑子模拟进行了比较。我们推断出等离子体的气压和密度的明显变化，这些变化与洛伦兹力的涨落直接相关，并与半影中的纤维结构相关联。尽管缺乏观测到的纤维结构，在本影中也获得了类似的结果。两个观测黑子的结果在定性和定量上均与数值模拟极好地吻合。我们的结果表明，黑子沿方位角方向的磁拓扑非常接近磁流体静力学平衡，从而有助于解释为什么黑子是如此长寿命的结构，能够在太阳表面存活数天甚至一个完整的太阳自转周期。