NASA新發現:太陽強磁區存在蝌蚪形狀噴流

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NASA新發現:太陽強磁區存在蝌蚪形狀噴流

來自IRIS的圖像顯示了蝌蚪形狀的噴流,其中包含從太陽劃出的偽衝擊。

美國航空航天局(NASA)科學家已經發現蝌蚪形狀的噴流從太陽上具有強磁場的區域出來。與那些生活在地球上的人不同,這些“蝌蚪”學術上稱為“偽衝擊”(pseudo-shocks ),完全由等離子體制成。這種導電材料由帶電粒子構成,佔可觀測宇宙的99%。這一發現為天體物理學中最長久的謎團之一增添了新的線索。

150年來,科學家們一直在試圖弄清楚為什麼太陽的高層大氣層,日冕,比太陽表面溫度高出200多倍。這個延伸數百萬英里的區域不知何故變得過熱並不斷釋放高度帶電的粒子,這些粒子以超音速在太陽系中運動。

當這些粒子遇到地球時,它們有可能傷害衛星和宇航員,破壞電信,甚至在特別強烈的事件中干擾電網。瞭解日冕如何變熱可以最終幫助我們理解驅動這些中斷背後的基本物理因素。

近年來,科學家們一直在爭論兩種可能的日冕加熱解釋:納米和和電磁波。

納米制造理論提出了類似炸彈的爆炸的學說,它將能量釋放到太陽大氣中。對於較大的太陽耀斑,預計它們會在磁場線爆炸性地重新連接時發生,釋放出一股熱的帶電粒子。

另一種理論認為,一種稱為“阿爾芬波”(Alfvén waves)的電磁波可能會將帶電粒子推入大氣層,就像推動衝浪者的海浪一樣。科學家們認為日冕可能會被這些現象加熱。

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計算機模擬顯示偽衝擊是如何彈出並與下面的等離子體斷開的(綠色)

偽衝擊的新發現為這場辯論增添了另一個可能因素。特別是,它可能在特定時間,即太陽活動期間,例如在太陽最大值期間為日冕貢獻熱量,這是太陽11年週期中最活躍的部分,標誌著太陽黑子,太陽耀斑和日冕物質拋射的增加 。

“太陽蝌蚪”的發現有些偶然。最近在分析美國國家航空航天局的“界面區域成像光譜儀”(IRIS)的數據時,科學家注意到從太陽黑子中出現的獨特的細長噴流 ,並且向上升到內冠的3000英里。噴流頭部笨重,尾巴稀薄,就像穿過太陽層游泳的蝌蚪。

印度瓦拉納西的技術學院(BHU)的科學家阿布舍克·塔瓦(Abhishek Srivastava)說:“我們注意到這些動態偽衝擊,像斷線等離子體射流,這並不像真正的衝擊。”

使用計算機模擬,他們確定這些偽衝擊可以攜帶足夠的能量和等離子體來加熱內部電暈。

NASA新發現:太陽強磁區存在蝌蚪形狀噴流

虛線白框中顯示的蝌蚪形偽衝擊從太陽表面上的高度磁化區域射出。

科學家們認為,偽衝擊是由磁場重新連接彈出的。到目前為止,僅在太陽黑子的邊緣觀察到了偽衝擊,但科學家們預計它們也會在其他高度磁化的區域被發現。

在過去的五年中,IRIS一直在觀察太陽,致力於解決關於日冕加熱的爭論,和太陽保持的其他謎團。

加州洛克希德馬丁太陽能和天體物理實驗室的研究科學家Bart De Pontieu說:“從一開始,IRIS科學研究的重點是將高分辨率的太陽大氣觀測結果與捕捉基本物理過程的數值模擬相結合,,發現偽衝擊很好地說明了這種協調方法能夠為太陽大氣動力的因素帶來新的物理解釋。”

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帕克太陽探測器

美國宇航局太陽物理學團隊的最新成員帕克太陽探測器可能能夠為日冕加熱之謎提供一些額外的線索。該航天器於2018年發射,飛過太陽日冕,追蹤能量和熱量如何在該區域內移動,並探索加速太陽風和太陽高能粒子的因素。觀察遠遠超過發現偽衝擊的區域的現象,帕克太陽探測器的研究希望揭示其他加熱機制,如納米眩光和電磁波。

約翰霍普金斯大學應用物理實驗室帕克太陽探測器的副項目科學家Aleida Higginson說:“這種新的加熱機制可以與帕克太陽探測器將要進行的調查進行比較,它們可以一起提供全面的日冕加熱圖片。”


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