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在宇宙中，有很多天体都会和地球一样，不停地绕轴自转。作为太阳系的唯一恒星，太阳也不例外，可这却在400年前没有人知晓的一件事情。最早发现太阳自转的人是意大利科学家伽利略，他在观测和记录黑子时，发现黑子的位置有变化，最终得出太阳自转的结论。15世纪时，人们普遍认为地球由于自转引起了按一定周期变化的昼与夜的交替，并且太阳系内许多其他行星也都存在着自转现象。

什么是太阳的“较差自转”？

1853年，英国天文爱好者，年仅27岁的卡林顿开始对太阳黑子进行系统的观测。他想知道黑子在太阳面上是怎样移动的，以及长期以来都说太阳有自转，但这自转周期究竟有多长？通过几年的观测，他发现，由于黑子在日面上的纬度不同，得出来的太阳自转周期也不尽相同。换句话说，太阳并不像固体行星那样自转，自转周期并不到处都一样，而是随着日面纬度的不同，自转周期有变化。这就是所谓的“较差自转”。

太阳不同区域的自转周期

利用太阳黑子位置的变化来测算太阳自转

太阳自转方向与地球自转方向相同。太阳赤道部分的自转速度最快，自转周期最短，约25日，纬度40°处约27日，纬度75°处约33日。日冕纬度17°处的太阳自转周期为25.38日，称作太阳自转的恒星周期，一般就以他作为太阳自转的平均周期。以上所提到周期长短，都是就太阳自身来说的。

可是我们在自转着和公转的地球上观测黑子，相对地球来说，所看到的太阳自转周期就不是25.38日，而是25.275日。这就是太阳自转的会合周期。如果连续多天观测同一群太阳黑子，就会很容易发现它每天都在太阳面上移动一点，位置一天比一天更偏西，转到了西面边缘之后就消失不见了。如果这群黑子的寿命相当长，那么经过10多天之后，它就会“按期”从太阳东边出现。

移动的太阳黑子

利用光谱法来测算太阳的自转周期

除了用黑子的位置变化来确定太阳自转周期外，用光谱方法也可以。太阳自转时，他的东边缘老是朝着我们来，距离在不断减小，光波波长稍有减小，反映在它光谱里的是光谱谱线都向紫的方向移动，既所谓的“紫移”；西边缘在离我们而去，这部分太阳光线“红移”。

黑子很少出现在太阳赤道附近和日面纬度40°以上的地方，更不要说更高的纬度了，光谱法就成为科学家测定太阳自转的好助手。光谱法得出的太阳自转周期是：赤道部分约为26日，极区约37日。这比黑子位置移动得出来的太阳自转周期要多出约5%的时间长度。

紫移与红移

利用扁率来计算太阳的自转周期

包括地球在内，许多天体并非正圆球体，而是扁椭球体，其赤道直径比两极方向的直径长些。用来表示天体扁平程度的扁率，与该天体自转有关。地球的赤道直径约12756.3千米，极直径约12713.5千米，两者相差42.8千米，扁率为0.0034，即1/300。八大行星中，自转最快的两颗行星是木星和土星，他们的扁率分别是0.0637和0.102，用望远镜进行观测时，一眼就可以看出它们都明显那么扁。

木星、土星和它们的“小弟”们

太阳是个自转着的气体球，它应该有一定的扁率。20世纪60年代，美国科学家迪克正是从这样的角度提出了问题。

根据迪克的理论，如果太阳内部自转速度相当快，其扁率有可能达到4.5/100000。太阳直径约139.2万千米，如此扁率意味着太阳的赤道直径应该比极直径大60多千米，对于太阳来说，这实在是微乎其微。

看起来扁的太阳

可是，要想测出直径上的这种差异似乎异乎寻常的难，高灵敏度的测量仪器也未必能测出所需要的精度。为此，迪克等人做了超乎寻常的努力，进行了无与伦比的超精密测量，经过几年的努力，他得出太阳扁率为4.51±0.34/100000，即在4.85/100000至4.17/10000之间，刚好也是他所期望的数值。

扁率理论图

1967年，迪克等人宣布自己的测量结果时，所引起的轰动是可想而知的。一些人赞叹迪克等人理论的正确和观测的精密，但更多的人似乎持怀疑态度，他们有根据地对迪克等人的测量精度表示相反意见，认为这是不可能的。

一些有经验的科学家重新做了论证太阳扁率的实验，配备了口径更大、更精密的仪器，采用了更严密的方法，选择了更有利的观测环境，所得到的结果是太阳扁率小于1/100000，只及迪克所要求的1/5左右。结论是太阳内部自转并不像迪克等人所想像的那样快，退一步说，即使太阳赤道部分略微隆起而存在一定扁率的话，扁率的大小也是现在仪器设备所无法探测到的。

试图在近期内从发现太阳的扁率来论证太阳内核快速自转，可能性不是很大，它将作为一个课题，长时间地存在于科学家们的工作中。不管最后结论太阳是否真是扁球状的，又或是太阳确实无扁率可言，都将为科学家们建立太阳模型，特别是内部结构模型提供了非常重要的信息和依据。

目前已知的太阳模型

自转速度不断变化的太阳

早在20世纪初，就有人发现太阳自转速度是有变化的，而且常有变化。1901-1902年观测到太阳自转周期，与1903年得出的数据不完全一样。不久，有人进一步发现，即使是在短短的几天，太阳自转速度的变化可以达到每秒0.15千米，这几乎是太阳自转平均速度的1/4000，那是相当惊人的。

太阳自转

1970年，两位科学家在大量观测实践的基础上，得出了一个几乎使人不知所措的结论。通过精确的观测，他们发现太阳自转速度每天都在变化，而似乎在一个可能达到极大速度与另一个可能达到极小速度之间，来回变动着。

太阳自转速度为什么随时间而变化？有什么规律？又意味着什么？至今也说不清楚，只能说这是一个有待研究和解决谜。空间技术的发展使得科学家们有可能着手观测和研究太阳外层大气的自转情况，主要是色球和日冕的自转情况。

在日冕低纬度地区，色球和日冕的自转速度和我们肉眼看到的太阳表面层光球层基本一致。在高纬度地区，色球和日冕的自转速度明显加快，大于它们下面的光球的自转速度。换句话说，太阳自转速度从赤道部分的快变到两极区域的慢，这种情况在光球和大气低层比较明显，而在中层和上层变化不大，不那么明显。

太阳结构示意图

科学家们认为产生太阳自转的各种现象的根源在其内部，即在光球以下，我们肉眼不能直接看到的太阳深处，这是有道理的。日震可以为我们提供太阳内部的部分情况，而更多的是进行推测。当然，这种推测并非毫无根据，而是有足够的可信度。

例如，根据太阳所含的锂、铍等化学元素的多少来进行分析和推测；从赫罗图上太阳应占的位置来看，太阳是颗主序星，根据所有主序星的平均自转速度进行统计并进行考虑推测。

其结果不仅难以得到比较一致的意见，甚至有些意见还针锋相对。有的学者认为太阳内部的自转速度要比表面快的多；另一些学者则认为表面自转速度比内部快。一些人认为，太阳自转的速度会随着深度而变化，我们在太阳表面上测得的速度，很可能还继续向内部延伸一段距离，譬如说大致相当于太阳半径的1/3，即约21万千米。只是到了比这更深的地方，太阳自转速度才明显加快。

至于太阳自转为什么那么慢，为什么太阳各层的自转速度各不相同，一些自转速度变化规律又是怎样的，都还是等待我们去解开的谜团。

结语

由于太阳所散发出来的超高热量，人类对与太阳有关的知识量就像大海中的一粒沙，但相信随着科技的发展与进步，人类会渐渐地实现星际旅行。终有一天，我们会近距离观测这个太阳系的大“家长”，解开心中对它的谜团。

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参考文献：《宇宙未解之谜》

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