日冕的温度为什么比太阳表面温度高

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日冕的温度为什么比太阳表面温度高

关键词1:日冕


1日冕的温度为什么那么高?

太阳的核心是一个温度高达1500万开的高温大熔炉,核反应产生的巨大能量从核心向外传递,温度逐渐降低,到太阳的表面,温度已经降低到只有5800开了。然而,科学家在太阳表面的外侧却发现了一个奇怪的现象:怎么距离日心这么远的地方,温度反而升高了。日冕是太阳大气的最外层,只有在日全食时才能看到最耀眼的高潮时刻,它是太阳外层范围宽广的等离子体结构,其密度仅为光球层的1/10,但是测量结果却表明其温度竟然可以高达100万~300万开!

日冕的温度为什么比太阳表面温度高

色球层和日冕之间,有一个厚度从十千米到数百千米的“过渡区”,温度正是在这里突然升高。从热力学角度很难解释这样一种现象,就好像一个电灯泡竟然能将周围的空气加热到比灯泡还热。为此,必须寻找非热力学的加热机制。几十年来,科学家们提出了许多日冕加热的理论,目前被广泛接受的有声波致热和磁重联两种理论。声波致热理论是1949年提出的。太阳是一种充满了磁场的高温等离子体,因此描述磁场中等离子体波动现象的磁声波和阿尔文波被认为是太阳最重要的波动模式。太阳光球上,米粒组织或超米粒组织的扰动都会产生这两种波,它们都可以携带能量,穿越太阳外层大气,最终以激波的形式将能量转换成热能。

日冕的温度为什么比太阳表面温度高

另一种可能的加热机制是磁重联理论。太阳磁场在日冕中引发电流这些电流能够维持磁感线形成一个个独立的磁圈。然而,在某些情况下这些电流会突然崩溃,从而允许磁场被重新连接到其他磁极,这一过程就叫“磁重联”,这一过程中会有许多能量以热能和波动能的形式释放出来。太阳表面有数以百万计被磁化的小区域,面且不停地被米粒组织翻搅着,日冕中的磁场就必须不停地与这张“磁性地毯”进行“重联”操作,整体产生的热能不可轻视。然而,到目前为止,我们还只知道这个加热机制肯定与磁场有关,却没有一种理论能够非常理想地定量算出日冕的高温。这一系列的问题需要更多的观测数据和更深入的思考来解决。

2日冕上的“洞”

用X射线或远紫外线拍摄的日冕照片中,存在着大片不规则的暗黑“洞”这就是冕洞。冕洞可分为位于两极区域的极区冕洞、分布于低纬度区域的孤立冕洞和向南北方向延伸的冕洞等几种类型。它们对应于日冕中部分温度较低、密度较低的等离子体区域,存在时间一般在几十天以上,最长可达1年。这些洞的坏处在于,它们可以让太阳风通过它们逃逸。如果这些风影响到大气层,它们会一次冲击我们的星球几天,并造成地磁风暴。太空中的宇航员如果在太阳风的路径上被抓住,将面临最严重的威胁,它们可以必须承受染色体损伤或辐射后出现的各种癌症。

日冕的温度为什么比太阳表面温度高

从20世纪70年代开始,通过放置在空间飞行器上的日冕仪观测发现,太阳最外层大气日冕中存在相当频繁的瞬变现象,主要是日冕物质抛射。它表现为几分钟至几小时内从太阳向外抛射物质,速度一般从每秒几十公里到超过每秒100公里,使很大范围的日冕受到扰动。它们可能导致电子波动,炸毁电网上的变压器,并破坏卫星系统。

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