太陽上的磁場可以解開長期以來的太陽加熱之謎 _太陽

日食期間看到的日冕。（圖片來源：約翰·芬尼攝影/蓋蒂圖片社）
據(jù)美國太空網(wǎng)（莎米拉·庫圖努爾）：長期以來，科學(xué)家們一直想知道為什么太陽大氣中帶電粒子的熱湯在遠(yuǎn)離太陽表面時(shí)會(huì)變得更熱。
新的研究可能有答案，發(fā)現(xiàn)太陽外層大氣或“日冕”的超熱性質(zhì)可能是由于這種星云狀等離子體中小尺度波的有趣行為。這些波被科學(xué)家稱為“動(dòng)力學(xué)阿爾芬波”或“KAW”，是由太陽光球?qū)又械倪\(yùn)動(dòng)表現(xiàn)出來的磁場的波狀振動(dòng) 。
這些發(fā)現(xiàn)可能為解開看似違反物理學(xué)的“日冕加熱之謎”提供重要線索，即為什么日冕比可見的太陽“表面”或光球?qū)訜釘?shù)百倍，而光球?qū)虞椛淞宋覀儚奶柨吹降乃泄?。
這項(xiàng)研究背后的團(tuán)隊(duì)由阿拉巴馬大學(xué)亨茨維爾分校的研究員Syed Ayaz領(lǐng)導(dǎo)，他們提出理論，隨著KAW的傳播，它們會(huì)消散并加熱太陽的日冕。因此，它們是一種重要的，盡管是小規(guī)模的，能量在太陽等離子體中傳遞的機(jī)制。
阿亞茲說，這一現(xiàn)象可以解釋為什么太陽的可見表面約為10000華氏度（5500攝氏度），而標(biāo)志著太陽大氣層最上部的日冕超過200萬華氏度（110萬攝氏度）。
阿亞茲在最近的一份聲明中說：“幾十年來，阿爾芬波已被證明是將能量從一個(gè)地方輸送到另一個(gè)地方的最佳候選者。” 。“到目前為止，還沒有太陽航天器任務(wù)提供有關(guān)太陽附近這些現(xiàn)象的預(yù)測。”
電暈加熱之謎如何挑戰(zhàn)物理學(xué)
太陽的大部分能量來自其核心，即核聚變發(fā)生的地方。這意味著隨著太陽內(nèi)部的移動(dòng)，太陽應(yīng)該會(huì)變得更熱。我們恒星的大部分層都遵循這一原則。然而，盡管日冕距離太陽核心比太陽表面遠(yuǎn)數(shù)百萬英里，但它仍然比光球?qū)訜岬枚?。
阿亞茲和他的同事研究了KAW在等離子體中的影響，這些等離子體漂浮到相當(dāng)于太陽半徑10倍的高度。阿亞茲說，在這樣的距離下，當(dāng)波與充滿“離子”的太陽帶電等離子體相互作用時(shí)，它們“迅速消散，以加熱的形式將能量完全轉(zhuǎn)移到等離子體粒子上” 。
該團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果表明，波浪的能量可以到達(dá)日冕并加熱它，盡管它們對日冕溫度的貢獻(xiàn)程度還有待觀察。

一張顯示太陽各層的圖，包括日冕和下面的光球?qū)樱▓D片來源：美國國家航空航天局）
阿拉巴馬大學(xué)空間等離子體與空氣動(dòng)力學(xué)研究中心主任Gary Zank表示，這項(xiàng)新研究“為磁場中的能量如何轉(zhuǎn)化為加熱由質(zhì)子和電子等帶電粒子組成的等離子體這一關(guān)鍵問題提供了重要見解”，他沒有參與這項(xiàng)工作。
歐洲航天局太陽軌道飛行器和美國國家航空航天局太陽動(dòng)力學(xué)天文臺（SDO）的數(shù)據(jù)加強(qiáng)了最新研究的發(fā)現(xiàn) 。SDO之前發(fā)現(xiàn) ，隨著時(shí)間的推移，另一種通過日冕傳播的高頻拱形磁波也會(huì)向太陽的外層大氣中釋放大量能量，導(dǎo)致百萬度高溫層的加熱。
為日冕提供熱量的類似過程是美國國家航空航天局最近一次探空火箭任務(wù)的重點(diǎn) 。該任務(wù)名為MaGIXS-2，是馬歇爾掠入射X射線光譜儀第二次飛行的縮寫，于7月中旬發(fā)射到太空幾分鐘，收集太陽的X射線。
這些射線特別能說明我們恒星內(nèi)部釋放能量的頻率，這可能有助于科學(xué)家更多地揭示日冕是如何被加熱的。
即使科學(xué)家們繼續(xù)拼湊太陽日冕如何變得如此熱的謎題，與太陽磁場相關(guān)的其他加熱機(jī)制也被排除在外。例如，科學(xué)家懷疑太陽磁場中的某些S形彎曲將大量磁能釋放到周圍的等離子體中，使其升溫并加速引發(fā)風(fēng)暴的太陽風(fēng) 。
然而，在周一發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》上的另一篇論文中，對帕克太陽探測器繞太陽的前14圈進(jìn)行了分析，沒有發(fā)現(xiàn)日冕內(nèi)有這種備受追捧的特征的證據(jù) 。
密歇根大學(xué)的研究科學(xué)家Mojtaba Akhavan Tafti領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究，他在一份聲明中指出，帕克太陽探測器即將進(jìn)行的太陽之旅，可能最早在今年12月，可能會(huì)揭示更多關(guān)于這一長達(dá)數(shù)十年的謎團(tuán)的見解。
該團(tuán)隊(duì)的研究發(fā)表在上周的《天體物理學(xué)雜志》上。