当太阳变暗时,有一部分比其他任何东西都要亮——日冕。这颗恒星的外层大气已经揭开了许多神秘的面纱,但也继续在我们的视野中隐藏更多的秘密。
夏威夷大学沙迪亚·哈巴尔领导的一个日全食研究小组,在前往世界上一些最偏远的地方观察日全食的日冕时,结果发现有些不对劲。在整个太阳活动周期中,来自太阳风起源区域的温度不会发生变化,尽管产生日冕结构的磁化等离子体的温度可能很不稳定。
本杰明·博是哈巴尔团队的研究员,最近共同撰写了一项发表在《天体物理学快报》上的研究,他在14年的高分辨率日食图像中发现了一些意想不到的事情。
“最让我惊讶的是我们在日冕中看到的精细结构的数量,”博说。“这些迹象表明,大部分日冕不是闭合的,而是向太空延伸的开放的磁力线。我们的工作指出了模型中缺失的部分和需要解决的错误假设。”
以前的大多数模型都假设太阳周围的大部分场线都是封闭的。因为太阳本质上是一个漂浮在空间中的巨大等离子体,它的表现得和其他气体一样。由于它的不同部分旋转不同步,它的磁场变得扭曲,一些区域扭曲到足以爆发太阳风暴。太阳耀斑和日冕物质抛射等现象推动太阳风穿过太空。它会严重扰乱地球上的电网,破坏卫星,并对国际空间站上的宇航员构成威胁。
研究人员在研究日冕中常见的两种铁离子时,计算出了产生太阳风地区的温度。他们发现,更多相对较冷的粒子(如果你可以称太阳上的任何东西为冷的话)构成了太阳风,而且这些粒子在11年的太阳周期中几乎没有变化。它们的速度在185-435英里/秒之间。更热的粒子仍然潜藏在太阳风中,但数量更少,更难以预测。
博认为,这一证据意味着,无论日冕和太阳风的温度是多少,都与周期无关。
“事实上,我们发现基本上相同的离子总是占主导地位,这意味着太阳风的加热对太阳周期有些不敏感,”他说。“然而,还有其他一些结构,比如日珥和活动区域,会随着太阳活动周期的变化而变化,会向太阳风中释放非常高温的等离子体。”
有时,这些结构会抛出太阳风,但不是很多。日珥,开始于太阳表面,延伸到日冕中,有时在数十万英里之外燃烧。活动区域被视为太阳黑子。在这些区域,恒星的磁场被扰乱,引发高能风暴,这就是为什么曾经被认为是潜在生命温床的火星变成了行星尸体的部分原因。
日全食大约每一年半会发生一次。有时甚至日冕仪也无法分辨出整个日冕延伸到太空的距离,这就是为什么哈巴尔的团队从俄勒冈州,到蒙古,到北极都去观测它们——在没有大量光污染妨碍的地区,能见度通常是最清晰的。目前还没有技术能让科学家们像日食一样准确地观察日冕。在日食期间,研究小组用白光对太阳成像,并通过观察特定波长来研究离子。
“目前还不完全清楚为什么加热过程会如此一致,”博说。“我们的目标是为未来的建模工作提供强大的观察背景和约束条件,然后才能解决加热机制的问题。”
下一次日全食将会在今年的12月4日发生,但地球上大多数地方都看不到。想看的话现在就可以预订去南极洲的票了。
(独家编译:科幻世界)
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