太阳上的“小喷泉”可能是造成日冕高温的“罪魁祸首”

2019-12-17 11:08 来源:和讯科技

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当我们暖机时,离火源越远,温度越低。如果太阳的核心被认为是火的来源,它也满足这个规则吗?

由于太阳的能量来自其内核区域的核聚变反应,根据热力学第二定律,离太阳内核越远,温度应该越低。事实上,从太阳核心到太阳表面(光球),温度从大约1500万摄氏度下降到大约5500摄氏度,这确实符合这个规律。然而,从光球层到外面,温度异常升高。日冕层(太阳最外层的大气)的温度甚至高达一百万摄氏度。

日冕高温是如何产生和维持的?这是日冕加热问题,也是太阳物理和空间物理领域的长期问题之一。2012年,日冕加热问题被《科学》杂志选为当代天文学八大未解之谜之一。

日前,北京大学地球与空间科学学院教授田辉及其国际合作伙伴领导的研究小组在《科学》杂志上发表了一项研究成果,为探索日冕高温之谜提供了一个新的窗口。

“小喷泉”为解谜提供线索

日全食期间首次发现日冕。日冕的亮度大约是太阳表面的百万分之一。当月亮完全挡住太阳表面时,微弱的日冕辐射只能被人观察到。

上世纪网络)。当网络组织附近出现极性相反的小尺度弱磁场结构时,通常会产生针。当一些极性相反的磁场结构与网络组织的磁场接触并且两者接触表面上的磁场极性相反时,可能发生磁场重联。”田辉说道。

磁重联加速低层大气中的物质向外形成针状体。这与两种最流行的针产生机制(磁流体动力学冲击波、中性和电离成分之间的相互作用)完全不同。这张图像也不同于现有的几种磁重联驱动针的数值模型所描述的图像。

美国太阳动力学观测卫星上的大气成像望远镜(AIA)也观测了古迪太阳望远镜的观测区域。数据显示增强型171?辐射(主要来自Fe8离子,在大约100万摄氏度的环境中产生)表明针在其传播过程中被加热到100万度左右。

田辉说,过去对太阳边缘和太阳表面活跃区域(太阳黑子周围的区域)的一些观察表明,来自太阳低层大气的喷射将导致局部日冕的加热。对太阳表面最常见的安静区域的观察表明,针被加热到日冕温度是一种非常常见的现象。

重新组织对日冕高温成因的研究思路

“针在向外传播过程中的加热机制仍不清楚,需要进一步研究。田辉说,可能的机制包括等离子波的耗散、电流的耗散和湍流的影响。

专家称,这一成就重新梳理了日冕加热的研究思路。”过去,人们通常只在日冕观测中寻找加热的痕迹,大多数相关的理论研究也探索日冕的物理过程。然而,这个结果表明日冕加热与太阳低层大气中的磁活动密切相关。为了揭开日冕加热的奥秘,我们必须关注能量和物质从低层大气转移的过程,也就是说,我们必须关注太阳大气层不同层之间的耦合。”田辉告诉科学日报。

这一研究结果将促进日冕加热和磁重联的理论和数值模拟研究。太阳的低层大气被部分电离,并含有大量中性气体。这种环境和完全电离环境中磁重联的特征之间的差异仍需进一步研究。

田辉说日冕的高温是太阳风形成的直接原因,太阳风充满了主要行星之间的区域,可以说是太阳系的基本介质如果日冕的温度不是那么高

田辉坦率地说,这项研究的突破归功于地面望远镜和太空望远镜对太阳大气不同层次(不同温度)的合作观测。“在未来三年内,中国的先进天基太阳观测站(ASO-S)、欧洲的太阳射电望远镜和印度的阿迪雅-L1等卫星将发射升空。这些大型设备将在多个电磁波段中对太阳大气进行高分辨率和高灵敏度的观测,这将有助于我们进一步理解日冕加热和低层大气中磁活动之间的关系。”