太陽自轉

太陽自轉是太陽的自轉行為，因為太陽由等離子體組成，因此自轉速率隨緯度的變化而變化。自轉速率最快之處為赤道（緯度φ=0°），自轉速率隨緯度的增加而減少。差異自轉率由下列等式描述。

${\displaystyle \omega =A+B\,\sin ^{2}(\varphi )+C\,\sin ^{4}(\varphi )}$

ω是以度/日為單位的角速度，φ是太陽對應點緯度，A、B、C為常數。不同得測量結果會影響A，B，C三個常數的值。^[1]當前被接受的值是^[2]：

A= 14.713 度/日 (± 0.0491)

B= –2.396 度/日 (± 0.188)

C= –1.787 度/日 (± 0.253)

恆星自轉

太陽在赤道處的自轉週期是24.47天，這是所謂的恆星自轉週期，不應與26.24天的會合週期相混淆。根據會合週期的定義，太陽需要自轉一個恆星週期後再加上地球完成軌道運動的時間，因此會合週期較長。在天文學文獻中不常用赤道自轉週期，而是使用卡靈頓自轉週期的定義：一個27.2753天（或25.38天恆星週期）會合自轉週期。這個週期相當於太陽在26°緯度時的自轉週期，和太陽黑子和其他太陽活動的典型週期相同。當太陽的「北極」（地球視角）逆時針自轉時，從地球北半球上看，黑子從左向右穿過太陽表面。

使用黑子測量自轉

自轉常數通過測量多種太陽表面特徵（示蹤物「tracers」）得到。第一種也是應用最廣泛的示蹤物是太陽黑子。雖然在很早以前人類就觀察到了黑子，只有在使用望遠鏡觀察太陽後，人類才能用黑子運動確定太陽自轉週期。根據英國學者托馬斯·哈里奧特在其1610年12月8日的筆記中素描，他很可能是第一個用望遠鏡發現太陽黑子的人。1611年7月由系統觀察過黑子數月並對黑子在日盤上的運動記有記錄的約翰尼斯·法布里丘斯（Johannes Fabricius）首次出版觀察記錄《對太陽上黑子的描述和他們明顯的旋轉》（De Maculis in Sole Observatis, et Apparente earum cum Sole Conversione Narratio），這可以作為第一次觀察到太陽自轉的證據。克里斯托弗·謝納爾（Christopher Scheiner）^[3]是第一個測量太陽赤道自轉速度的人，他也注意到了太陽高緯度地區自轉較赤道慢，因此也可以認為他是太陽自轉差異的發現者。

每一個測量都給出了不同的數值，因此產生了上述標準差（用+/-表示)。

太陽內部自轉

太陽內部的自轉，對流區有差異自轉現象，而靠近中心的輻射區的自轉角速度是基本相同的。這些區域間的過渡部分稱為差旋層。

在研究太陽內部波震動的日震學出現之前，人類對太陽內部知之甚少。太陽表面輪廓差異曾被認為是角動量造成^[4].。通過日震研究，目前認為這是不正確的。太陽的兩極旋轉較慢，而赤道旋轉較快。 這是太陽對流層內部徑向線的輪廓。

腳註

1. Beck, J., A comparison of differential rotation measurements, Solar Physics, 2000, 191: 47–70
2. Snodgrass, H.; Ulrich, R., Rotation of Doppler features in the solar photosphere, Astrophysical Journal, 1990, 351: 309–316
3. 「Rosa Ursine sive solis」, book 4, part 2, 1630)
4. Glatzmaler, G. A. Numerical simulations of stellar convective dynamos III. At the base of the convection zone. Solar Physics. 1985, 125: 1–12 [2010-03-06]. （原始內容存檔於2020-01-26）.

• Ed. "Allen's Astrophysical Quantities", 4th Ed, Springer, 1999.
• Javaraiah, J., 2003. Long-Term Variations in the Solar Differential Rotation. Solar Phys., 212 (1): 23-49.
• St. John, C., 1918. The present condition of the problem of solar rotation, Publications of the Astronomical Society of the Pacific, V.30, No. 178, 318-325.

參考

• 較差自轉
• 卡靈頓自轉
• 差旋層
• 磁流體力學