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太陽風(fēng)中存在一種被稱為磁力線回轉(zhuǎn)（switchback）的奇特磁場結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為磁力線的突然、大幅度偏轉(zhuǎn)，在太陽風(fēng)中形成“S”型的扭曲結(jié)構(gòu)。廣泛存在的磁力線回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)對太陽風(fēng)的能量傳輸和動(dòng)力學(xué)演化具有重要影響，但其起源機(jī)制長期存在爭議：究竟是由太陽表面的局地爆發(fā)事件（如日冕噴流、交換磁重聯(lián)）“生成”后拋出，還是在太陽風(fēng)傳播過程中由自身動(dòng)力學(xué)“孕育”而成？此前，中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心（以下簡稱“空間中心”）太陽活動(dòng)與空間天氣重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李暉研究員等基于風(fēng)（WIND）衛(wèi)星約20年數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，磁力線回轉(zhuǎn)與行星際大振幅阿爾芬波緊密關(guān)聯(lián)，支持了“局地產(chǎn)生”的圖景（Li et al., 2025）。

為在更宏大的時(shí)間尺度上檢驗(yàn)爭議，空間中心王赤院士團(tuán)隊(duì)的李暉研究員、戴凡倬博士等人，創(chuàng)新性地整合了高級成分探測器（ACE）、風(fēng)（WIND）、日地關(guān)系觀測臺（STEREO）等多顆衛(wèi)星跨越27年（涵蓋兩個(gè)完整太陽活動(dòng)周期）的連續(xù)觀測數(shù)據(jù)，并結(jié)合太陽動(dòng)力學(xué)天文臺（SDO）的遙感影像，開展了迄今最長周期的統(tǒng)計(jì)分析，對主流的太陽表面起源假說形成了明確約束：1）磁力線回轉(zhuǎn)的發(fā)生率并未在太陽活動(dòng)極大年顯著增加，與太陽黑子數(shù)幾乎無關(guān)。這直接挑戰(zhàn)了太陽表面起源假說的一個(gè)核心預(yù)測，即該過程在活動(dòng)高峰期應(yīng)產(chǎn)生更多此類結(jié)構(gòu)；2）日冕噴流（以日冕亮斑為示蹤）對磁力線回轉(zhuǎn)只有間接影響。分析顯示，噴流主要通過調(diào)制太陽風(fēng)速度來間接起作用，而非直接產(chǎn)生大量磁力線回轉(zhuǎn)；3）多衛(wèi)星觀測呈現(xiàn)高度一致性。不論是統(tǒng)計(jì)還是個(gè)例分析的角度，不同空間位置的衛(wèi)星都觀測到相似的磁力線折回發(fā)生率變化圖像，這共同指向了一個(gè)在時(shí)間和空間上相對穩(wěn)定的太陽風(fēng)內(nèi)部過程主導(dǎo)了磁力線回轉(zhuǎn)的演變，而非偶發(fā)、多變的太陽表面活動(dòng)。

圖1. 太陽風(fēng)磁力線折回發(fā)生率與太陽活動(dòng)、阿爾芬波純度的關(guān)系

圖2. 太陽風(fēng)磁力線折回與日冕增亮事件無明顯正相關(guān)關(guān)系

圖3. 不同空間位置的衛(wèi)星都觀測到相似的磁力線折回發(fā)生率變化：（a）統(tǒng)計(jì)分析；（b-g）個(gè)例分析

這項(xiàng)長期統(tǒng)計(jì)研究首次在太陽活動(dòng)周期尺度上，為磁力線回轉(zhuǎn)的起源之爭提供了強(qiáng)有力的觀測證據(jù)。其結(jié)果支持“太陽風(fēng)局地過程主導(dǎo)”的圖像，并將太陽表面事件的作用約束為可能的“種子”提供者或間接調(diào)制者，而非主要來源。這為深入理解太陽風(fēng)湍流演化和磁場能量傳輸提供了關(guān)鍵新線索。未來，結(jié)合更靠近太陽的探測器數(shù)據(jù)，將有望最終揭示這類奇特磁場結(jié)構(gòu)從太陽表面到行星際空間的完整生命史。本論文發(fā)表在本領(lǐng)域?qū)W術(shù)期刊Astronomy & Astrophysics上。

相關(guān)論文：

Dai, F. Z., Li, H.*, Jiang, W. C., Zhang, M. H., Li, H. Y., & Wang, C. (2026). Linking long-term switchback variability at 1 au to solar-surface mechanisms: A 27-year statistical study. Astronomy & Astrophysics, 708, A273, doi:10.1051/0004-6361/202558826, https://www.aanda.org/articles/aa/pdf/2026/04/aa58826-25.pdf

Dai, F. Z., Li, H.*, Jiang, W. C., Zhang, M. H., Li, H. Y., & Wang, C. (2026). Linking long-term switchback variability at 1 au to solar-surface mechanisms: A 27-year statistical study. Astronomy & Astrophysics, 708, A273, doi:10.1051/0004-6361/202558826, https://www.aanda.org/articles/aa/pdf/2026/04/aa58826-25.pdf

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