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日冕百万度高温之谜

 更新时间:2020-07-13 00:45

  太阳表面温度约6000摄氏度,而日冕(太阳大气最外层)可达上百万摄氏度。2012年,日冕加热问题被《科学》杂志列为当代天文学八大未解之谜

  日冕:太阳大气的最外层。日冕中的物质也是等离子体,它的密度比色球层更低,而它的温度反比色球层高,可达上百万摄氏度。在日全食时在日面周围看到放射状的非常明亮的银白色光芒即是日冕。 日冕的范围在色球之上,一直延伸到好几个太阳半径的地方。日冕还会有向外膨胀运动,并使得冷电离气体粒子连续地从太阳向外流出而形成太阳风。

日冕百万度高温之谜

  国外媒体报道,太阳是一颗较为普通的恒星,但它身上的谜团依然令科学家们无法理解,比如日冕为何具有不可思议的高温,其能量又是从何而来的呢?作为太阳大气最外层结构,日冕中充斥着大量的电离态质子和电子等微粒,它们以极快地速度运动,向外层空间“流窜”,科学家探测到日冕温度高达100万摄氏度以上,跨度可达数倍太阳半径,外形酷似扭在一起“太阳辫子”,与底层稠密的大气形成了物质流交换,了解日冕及其物理过程有助于对日地系统的空间天气进行预测。

日冕百万度高温之谜

  由探空火箭搭载的高分辨率日冕成像仪所拍摄的图像,显示了日冕微小的区域结构

  图中显示了太阳日冕结构和几个细化的区域,在极紫外波段观测下,科学家获得了日冕微域结构图,这幅图像由高分辨率日冕成像仪所捕捉,该仪器搭载于去年7月发射的Hi-C火箭上,通过短时间的近地轨道飞行,科学家收集到许多日冕结构的图像资料,其中包括令人信服的证据:太阳表面交织的磁场对炙热气体分布产生影响,这一过程与百万度的温度存在关联。

  太阳处于活跃期时,我们可以观测到黑子活动加剧,以及部分温度高达400万开尔文的区域。此外,太阳表面交织的“磁场辫子”中充满了能量,所形成闭合的磁通结构与高速等离子体流相互作用,形成了对日冕的第二阶段加热,这些强磁场区域由日冕中的带电粒子运动产生。由于这一机制证明过程依赖于对日冕微域结构的深入观测,至少要获得其高清图像,因此“磁场辫子”的解释一直难以验证。

日冕百万度高温之谜

  哈佛-史密森天体物理中心(CfA)的科学家利昂·戈卢布、凯利·科沃雷克、马克·韦伯以及帕特里克·麦考利是该日冕高温之谜研究小组的关键成员,他们可能已经解决了这个长期困扰太阳动力学的难题。CfA的研究人员与NASA马歇尔空间飞行中心的科学家合作,通过极紫外波段拍摄到日冕结构的细微图像。

  探空火箭经过仅10分钟的飞行,科学家就获得了磁场交织活跃区的高分辨率图像,本项研究发表在《自然》杂志上,提出了“磁场辫子”介入的磁力加热理论。虽然该探空任务持续时间非常短暂,也仍然留下了许多未能解答的问题,但在日冕高温之谜上的解释为科学家们了解日冕及其行为找到了一个关键的突破口。

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