五分钟振荡(卷名：天文学)
five-minute oscillation
太阳表面气体以五分钟为周期的一种不断起伏的运动，为美国学者莱顿于1960年所发现。图1是五分钟振荡的一个典型实例，它表示日面一定点气体的上下运动速度随时间的变化。运动的平均速度约为每秒0.3公里。在一次振荡中，相对于平均大气来说，气体上下移动的范围均约为25公里。在日面水平方向1，000～50，000公里区域内，物质基本上同起同落。在铅垂方向，不同高度处的振荡有相应的相位差。
一般认为五分钟振荡的产生与光球下面的太阳对流层密切相关。从太阳大气中线性波的传播观点来说，对流层所产生的波动，只能在两个临界频率之外才能向上传播。一个是声波临界频率，即ω0=C/2H，式中 C为声速，H=RT/μg为密度标高，R为普适气体常数，T为绝对温度，μ为平均分子量，g为重力加速度。只有当频率ω>ω0的时候，声波才能传播。另一个临界频率为 N=(γ-1)g/C，γ为定压比热与定容比热的比值。当ω<N时，重力波可以传播。光球中波动色散方程是：
，式中kZ和kH分别为铅垂方向和水平方向的波数。从上列方程可以确定在以ω为纵坐标、kH为横坐标的图上波动能够传播的区域。只有当k婎>0时，波动才能传播。符合这一条件的，图2中用阴影标出。在左上方的阴影区，声波可以传播；而在右下方，重力波能传播。至于在无阴影区域，不存在波动，只存在不传送能量的驻波。有人认为，正是这样的驻波形成了五分钟振荡。这种驻波很可能是波在图2中上下两层来回反射所造成的。图2中的两条实线是波动能传播区域的分界线，这相当于一个反射界线。这两条实线都是对温度T0画出的。对于另外两个温度T1和T2(T1<T0<T2)，声波传播区的边界是两条虚线。
此外，五分钟振荡还有如下有趣的性质：①振幅随着同日面中心距离的增加而减小，这表明振荡是在日面的铅垂方向上。②平均振幅随高度增加，周期随高度减小。③米粒组织对五分钟振荡的激发影响不大。④在太阳活动区中，五分钟振荡同样也存在，只是振幅小一些。⑤太阳磁场也呈现出五分钟振荡，磁场强度的变幅为1～2高斯。
五分钟振荡并不是太阳大气中惟一的驻留振荡。近年的观测证明，太阳上可能还有其他不同周期的驻留振荡现象。但是由于五分钟振荡最明显，就特别引人注目。