图3. 太阳活动周期：从1980 年（活动极大期）、1986年（接近活动极小期）到1989年（再次接近活动极大期）的太阳磁场强弱的变化：中图-太阳黑子数变化；上下图-色球Ha单色像展示的太阳活动水平变化。（图片来源： NASA）

　　把这一理论建筑在更坚实基础上的是德国学者（Steenbeck, Krause, Radler 1966），他们通过认知湍动等离子体的统计性质，发展了平均场的磁流体力学理论。在帕克提出发电机方程的同年，贝博库克父子（Babcock & Babcock，1955）发现了太阳的极区磁场, 即太阳的普遍磁场，开奖，通常被称为极向磁场。太阳活动周被描述成太阳极向磁场与以太阳黑子为代表的环向磁场交替产生循环往复的过程（图4）。

　　图4. 过去三个太阳活动周太阳极向磁场（粗实线和虚线分别描述北极和南极磁场强度的变化）和太阳环向磁场（点线是太阳黑子相对数）的变化。

　　从太阳磁场演化的观测分析出发，贝博库克（1961）和莱顿（1964，1969）提出了磁通量输运发动机的思想。由于黑子群的前导和后随极性浮现时，其磁轴对于赤道方向几乎都有一个倾角，超米粒（图2左上角插图中的米粒结构）对流元的随机游动和太阳经向环流（meridional flow）会将后随极性的磁通量向极区输运，形成新的极向磁场分量。这种从环向磁场产生极向磁场的机制被称为贝博库克-莱顿（BL）机制，等效于平均场理论中涡旋对流的a效应，被称为贝博库克-莱顿 a效应。

　　磁通量转移发电机主导了近十几年太阳发电机研究的方向。图5大致描述了磁通量转移发电机是如何运行的。国家天文台研究员姜杰及其合作者（2016）详细讨论了磁通量输运发电机中主要的物理过程。

图5. 磁通量输运发电机运行示意图。太阳极向磁场因较差自转形成太阳环向磁场（第一排）；环向磁场浮现到太阳表面，其磁轴的倾斜提供了新的极向磁场分量（第二排）；通过经向环流和超米粒随机游动，环向磁场的后随分量向极区输运，形成新的极性相反的极向磁场（第三排），使太阳活动周期得以循环往复（插图取自Dikpati等，2006）

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　　太阳磁场起源的谜团

　　经过差不多百年的努力，让我们有了一个理解太阳磁场产生和变化的物理框架。然而，正如美国的科学（Science）杂志在创刊125周年时指出，人们依然无法按照现有的理论，模拟再现太阳活动的22年磁周期（经过两个黑子周期（注：两次反向），太阳极向磁场的极性才得以恢复）：或者其中关键的细节依然在我们掌握之外，或者我们需要一个全新的理论从头来过。太阳活动周的产生机制，因而被选为未来25年人类必须回答的125个重大科学问题之一。除此之外，下面简单列出有关太阳磁场研究的其它几个关键问题。

　　4.1 平均磁场不等于真实磁场

　　现有的理论是针对太阳平均磁场的，无法描述真实磁场的起源和演化。例如，磁通量输运发电机研究仍限于两维、轴对称的情形，描述的是每个太阳自转周平均磁通量密度随纬度和时间的演化。人们熟知的太阳强磁场和大耀斑常常出现在特定的“活动经度”或“活动穴”内的事实无法得到解释（见Berdyugina等，2006）。

　　4.2 发电机理论的缺陷

　　现有的研究局限于运动学发电机。对磁场产生起决定性作用的较差自转（differential rotation）和经向环流，是基于日震学观测事先给定的。发电机理论中的随机性和非线性，也是基于活动区观测经验引入的（Jiang 等，2015）。我们离建立和求解动力学发电机方程的目标还相距甚远。

　　4.3 磁扩散