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1610年，伽利略研究发现，太阳黑子的一些规则运动是太阳自转的结果。太阳存在自转，可以从黑子以及日面上的其他活动客体，如日珥、暗条和谱斑等在日面上的移动，或从太阳东西边缘光谱线的多普勒效应来证实。太阳自转方向与地球自转方向相同。在日面纬度不同处，自转角速度不同，在太阳赤道，自转最快，纬度越高，自转越慢。这说明了太阳自转在不同纬度也会出现差异。太阳自转角速度Ω和日面纬度□的关系可以用如下公式表示：
Ω=a+bsin□□+csin□□
这里，a、b、c是用最小二乘法。根据日面的活动客体的观测数据整理得到的，随所观测的活动客体的不同而不同。以恒星为参考背景，日面纬度17°处的太阳自转周期是25.38日，称为太阳自转的恒星周期。相对于地球而言的自转周期是27.275日，称为太阳自转的会合周期。地面的观测者为了观测的方便常使用后一数字。随着观测技术的发展，我们能够更精确地了解到太阳自转的情况。
科学家研究表明，太阳无时无刻都处于自转中。1970年，霍华德和哈维发现，太阳表面有一个全球尺度的非轴对称的速度场，而日面较差自转只是上述速度场的纬向速度分量的反映。这一速度场的存在表明在赤道与极之间有角动量转移。可见，很早以前，人们就已注意到太阳自转速率的变化。1904年，哈姆发现，1901～1902年与1903年观测到的太阳自转速率是不一样的；1916年，普拉斯基特观测到在几天之内太阳自转速率的变化达到每秒0.15公里。从以上观测表明，太阳自转速率天天都有变化。但是，太阳自转速率随时间变化的规律还不清楚，既不是越转越快，也不是越转越慢，而是在某一个上下限之间摆动。不少人还观测、研究了色球、日冕和太阳磁场扇形结构的较差自转。色球和日冕的自转速率同光球相似。有些观测表明，在某些日面纬度上日冕自转速度比光球自转速度慢，并且随太阳周期的位相而变化。从太阳的自转上来看，太阳自转遵循着自己的自转规律。
对于太阳磁性材料场扇形结构边界，并不像较差自转理论所预料的那样发生变化。而是呈现出一种刚性旋转。太阳内部的自转，人类是无法进行直接观测，只能间接地推测。例如，根据主序星的平均自转速度的统计规律，根据角速度同恒星年龄和电离钙发射线的关系，或者根据太阳的锂～铍丰度进行推测。有的学者认为太阳内部自转速度比表面快，有的学者认为比表面慢，看法还不一致。六十年代，人们才对太阳较差自转的理论进行研究，因为对于太阳对流层中的大尺度环流的了解有了较大的进展，所以在湍流理论的基础上提出了太阳较差自转的理论，其基本思想是：米粒组织和超米粒组织这些小尺度对流可看作是一种粘滞作用，由于非轴对称的全球尺度的对流和自转的相互作用，角动量向赤道转移，从而形成了太阳的较差自转。正是根据这个基本思想，人们对太阳自转才有进一步地了解。
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