27 يومًا على خط الاستواء، 32 عند القطبين. خمسة أيام فرق – وعلى مدار عام، يتقدم خط الاستواء بنحو أسبوع. الكرة الغازية التي يبلغ قطرها 1,4 مليون كيلومتر تدور كقمة دوارة متعددة الطبقات: كل طبقة تتحرك بسرعتها الخاصة. هذا التناوب التفاضلي (differential rotation) – حيث يتفوق خط الاستواء على القطبين – كان يُعزى لفترة طويلة إلى الحمل الحراري المضطرب – تيارات البلازما الفائقة التي تنقل الحرارة من الباطن إلى الخارج وتُدير الطبقات الخارجية في طريقها. ولكن عندما تعمق علم الزلازل الشمسي (helioseismology) – استكشاف باطن الشمس بالموجات الزلزالية – في الداخل، اتضح أن الحمل الحراري هناك بطيء بشكل مريب. المضخة الحرارية العملاقة تعمل بطريقة مختلفة.

في منتصف القرن العشرين، أظهر Subrahmanyan Chandrasekhar أنه إذا انخفض رقم رايلي (Rayleigh number) – مقياس القوة الدافعة للحمل الحراري – دون عتبة حرجة، يخمد الخلط. يبدو أن باطن الشمس يعيش على حافة هذه العتبة. عندها يطرح السؤال: ما الذي يجعل خط الاستواء يتقدم؟ الإجابة تأتي من التأثير الباروكليني (baroclinic effect) – الحركة الناتجة عن ميل أسطح درجة الحرارة والضغط. داخل الشمس يوجد تدرج عرضي في الإنتروبيا: عند القطبين «الشحنة الحرارية» أعلى منها عند خط الاستواء. هذا الفرق، مثل المضخة الحرارية، يُطلق دورة واسعة النطاق – الرياح الحرارية (التوازن بين تدرج درجة الحرارة وسرعة الدوران). تتدفق البلازما على طول خطوط الطول، وتنقل الزخم الزاوي نحو خط الاستواء وتُسرّعه، دون حاجة إلى اضطراب قوي.

لاختبار الفرضية، أجرى علماء الفيزياء الفلكية سلسلة من المحاكاة العددية لغلاف كروي دوار – طبقة من 0,72 إلى 0,96 نصف قطر الشمس. أخذت الحسابات في الاعتبار الجاذبية والخصائص الحقيقية لـ البلازما كغاز مثالي. الخطوة الأساسية كانت فرض ملف تعريف محدد لدرجة الحرارة المحتملة (potential temperature) المأخوذ من بيانات علم الزلازل الشمسي. بهذا، حُفظ في النموذج تدرج الإنتروبيا المطلوب بشكل مصطنع، كضبط إعدادات المضخة الحرارية الكونية. أذهلت النتائج: في جميع الحالات، من ضعيفة الحمل إلى شبه مستقرة، نشأ تناوب تفاضلي مع تسارع عند خط الاستواء – مطابق تمامًا للشمس. بل كلما كان الحمل الحراري أضعف، كلما أعاد النموذج إنتاج الخطوط المتساوية الحقيقية للسرعة بدقة أكبر. الخلايا الميريديونية (meridional cells) – تيارات ممتدة على طول محور الدوران – ضخت الزخم نحو خط الاستواء بإتقان، بينما لعبت إجهادات رينولدز (Reynolds stresses) – نقل الزخم بواسطة الدوامات المضطربة – دورًا مساعدًا فقط.

هذا يغير النظرة إلى ديناميكا النجوم. قد لا يكون التناوب التفاضلي لـ الشمس أثرًا جانبيًا للبلازما المغلية، بل مظهرًا مباشرًا للتوازن الحراري العالمي – رياح باروتروبية (barotropic wind) تمليها توزيع الإنتروبيا. إذا كانت المنطقة الحملية قريبة بالفعل من الاستقرار الهامشي، فيجب النظر إلى الرياح الشمسية و تطور النجوم من خلال عدسة هذه الآلية الأنيقة. علاوة على ذلك، قد تُدير مضخة حرارية مماثلة نجومًا أخرى من النوع الشمسي، وبالتالي سيكشف لنا علم الزلازل النجمي (asteroseismology) بتلسكوبات كيبلر وTESS عن مطابخها الداخلية. عندما يتقدم خط الاستواء على القطبين بخمسة أيام مرة أخرى، سنعرف: إنه يتنفس محرك كوني تم ضبطه بفارق حرارة واحد.