分析太阳活动的现代技术
我们的太阳表面是一个复杂多变的环境。太阳黑子是在我们的主恒星上可以观测到的最迷人的现象之一:太阳磁场不断扭曲和螺旋形成复杂的图案时造成的黑斑。天文学家现在了解到，太阳黑子的形成是由于这些缠绕的磁场阻止了太阳表面的物质移动，导致其显著降温。然而，在未经训练的眼睛看来，这些动态可能是混乱的，一个忠实的重复模式呈现。每隔11年，太阳黑子就会以高可预测性出现和消失，这表明太阳磁场中正在神秘地重复着动态变化。
这个明显有序的过程为天文学家抛出了一个新的问题：由于太阳表面适应如此可靠的模式，环境如何是暴力和不可预测的？“太阳气氛的活动显示了循环行为，达到11年的时间，”Iida博士总结了。“由于这种太阳能活动是由表面磁场引起的，但尚不清楚这种循环磁场是如何产生的。这个谜题被称为'太阳能发电机问题'。“在他的研究中，Iida博士在以前的尝试尝试解决这个问题;建议使用最新的卫星观测和计算机分析技术的新方法。
一个拥有所有答案的模型?
解决太阳能发电机问题在过去几十年中的许多太阳天文学家都是首要任务，许多努力最终努力，其中一套名为“助焊动力学型号”的方程。该理论基于对热带电粒子的等离子体的动作的预测，其是电力优异的电力。通过称为对流的过程，等离子体在太阳的表面和内部内部不断地移动;一种产生强磁场的运动。在物理学中，术语“助焊”表示磁场通过表面的速率 - 是等离子体如何移动的关键指示器。
通过组合Hinode和太阳能动力学天文台的测量，IIDA博士和他的同事可以在第一次获得他们在图像中所需的精度水平。
超越我们的星球。
正如Iida Dr所解释的那样，模型试图描述Sun的等离子体所采取的特征路径如何负责其周期性磁场。“从理论和数值模拟的观点来看，”磁通传输发电机模型“已构建，”他说。“在模型中，磁通量在太阳能表面和内部对流区内运输11年，通过气体对流和子宫流量 - 稳定的南北从赤道到杆子。”到目前为止，助焊剂传输发电机模型很大程度上掌握了天文学家对太阳磁场的测量和其等离子体的运动。然而，直到最近，太阳表面上的磁场的实时观察严重限制了它们的范围;仅实现其表面的相对低分辨率的图像，并在有限的时间段内进行测量。
打破通量输运发电机模型
饭田博士认为，由于这些局限性，通量输运发电机模型无法通过直接测量太阳的性质来进行足够严格的测试，以确认其准确性。他声称，它最大的缺点之一是不能解释太阳表面的细节——其中很多比地球上单个国家还要小。他解释说:“观测气流是困难的，因为磁场存在于太阳表面，是非常微小和众多的不规则结构。”
由于这些补丁是如此之小，要确定它们对太阳整体磁场的影响，需要比以前的任务进行更复杂的观测。2006年，日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)将“日之出”(Hinode)卫星送入轨道，取得了突破性进展。从环绕地球的精细轨道(“太阳同步轨道”)，日之出可以连续观察太阳表面。就在几年后的2010年，美国国家航空航天局(NASA)用太阳动力学观测站(Solar Dynamics Observatory)跟进了这项任务，该观测站将在比之前的任务小得多的尺度上研究太阳大气。
征集最新的卫星
通过组合Hinode和太阳能动力学天文台的测量，IIDA博士和他的同事可以在第一次获得他们在图像中所需的精度水平。一切都是一样的，他们的任务远非结束;由于太阳能表面上的磁场贴片非常小，因此由两个卫星获得的图像将包含数千个。跟踪他们所有人都需要比以前研究中使用的更复杂的分析技术。
为了获得这样高质量的分析，天文学家建立了一种图像识别算法，在他们获得的图像中识别每个斑块的位置和它们之间的边界，使他们能够以前所未有的细节水平研究它们的动态。饭田博士总结道:“我们利用卫星观测来解决这个问题，卫星观测提供了稳定和连续的数据。”“此外，计算机的特征识别使我们能够研究大量磁性元素的运动。”
解决太阳能发电机的问题是前几十年的许多太阳天文学家的首要任务。
这些综合技术使研究人员能够获得比以往研究多得多的信息。饭田博士继续说:“日之出和太阳动力天文台获得的累积磁图提供了大量的观测数据，使我们能够研究单个磁元素的运动。”
解释补丁形成和消失
在2012年的研究中，研究人员首次通过探索磁场贴片的形成和消失的过程来展示了他们的技术的能力。以前的理论表明，可以通过分裂现有斑块和新斑块的出现来形成斑块;虽然他们的数字可以通过两个现有补丁的合并和取消单个补丁来减少。
通过他们的分析，饭田博士的团队发现，分裂和合并发生的频率远远高于补丁的出现和取消。这使得他们能够构建新的数学定律来解释斑块的形成和消失。饭田博士的团队已经证明了进行这种先进的观察和计算机分析技术的能力，现在他们已经具备了从全新的角度探索太阳能发电机问题的适当装备。
跟踪磁场运动
在2016年的进一步实验中，天文学家研究了由于等离子体对流而穿过太阳表面的磁通量传输。相应地，饭田博士的团队希望这项分析能够解开一些关于太阳磁场循环变化是如何维持的谜题。为了做到这一点，他们使用特征识别算法研究了5天期间收集的图像——这是迄今为止对太阳进行的最长的磁场观测——以发现通量运动如何依赖于时间。这将揭示通量运动的变化是否是太阳发电机问题中缺失的一块拼图。
IIDA博士的团队发现，这次依赖性与单独的血浆对流的依赖性显着差异，这暗示磁通量受到较小磁场贴片的动态的强烈影响。因此，这些结果表明，小规模的动态对于研究整个太阳磁场的周期性行为至关重要。由于磁通传输发电机模型假定等离子体对流和助焊剂传输具有相同的依赖性，因此该结果揭示了其数学中的重要误差来源。
解决了太阳能发电机的问题
到目前为止，IIDA博士和他的同事收集的结果表明，即使当通过先进的图像识别算法分析它们的图像时，通量传输发电机型仍然与最新卫星的许多观察结果一致。然而，当涉及太阳磁场的更复杂动态时，它们还揭示了模型的缺点，这比先前研究的尺度更小的鳞片。最终，Iida博士的工作带来了太阳天文学家对太阳能发电机问题的解决方案更接近太阳能发电机的问题，为我们主持人明星的神秘内部工作提供了批判性的新见解。
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