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太阳日冕高温之谜

  太阳的地表温度在几千度左右,但是到了大气外层,温度就能达到几百万度以上。为什么这么短的距离,温差会如此之大呢?这个问题已经是困扰科学界很多年的谜团了。但科学家猜测,其中的奥秘或许就在太阳表面的热等离子体喷发上。

  荷兰乌德勒支大学的天体物理学家罗布吕腾(Rob Rutten)并没有参与相关该项课题的研究工作,他说:"这个猜测很可能实现在这一领域研究的突破。热等离子体不停地向上喷发,这样日冕(日冕即太阳大气的最外层)的温度便会如此之高。"

  许多年来,科学家们提出了大量的假设来解释日冕如此之热的原因。其中的一个理论假设是:太阳内核剧烈的震动可以将磁力线发送到大气外层,从而给日冕带来了热量;而另外一个假设则是,太阳内部的磁力线在某种原因下将会变得极度扭曲,变形,在这种状态下他们获得了极高的加速从而穿越大气外层,带去热量。

  但是,这两种理论并没有得到实际证据支持。而等离子体喷发加热理论被很多科学家认为是可能的。众所周知的是,从色球层到上方的日冕层仅有数百公里,相对于日冕数百万度的温度,色球底部只有几千度。既然等离子体从太阳表面喷发到日冕上,那么为什么色球层没有升温到如此高的地步呢?

  在最近发表的科学论文中,美国加利福尼亚州帕罗奥多市(Palo Alto)的洛克希德马丁太阳和天体物理学实验室的巴特德-潘德约(Bart De Pontieu)和他的同事们研究发现,等离子体将日冕温度加热到百万摄氏度之上,是用他们的一部分达到的,这与等离子体喷发的强度和频率有关。也就是说,在等离子体由内向外喷射过程中,有一部分对色球层进行了加热;而加热日冕层的是等离子体喷射的主要能量。潘德约强调,这并不是形成日冕高温的唯一原因,他希望这项研究能够得到更多的关注。

  其他太阳能物理学家一致认为潘德约的工作在有关该项目研究上取得了重大进展,但有关这个项目的所有谜团并没有被全部揭开。詹姆斯-克利姆克(James Klimchuk)是美国宇航局马里兰州戈达德太空飞行中心的主任,他表示对于等离子体只有一小部分对日冕进行加热的计算理论感到很兴奋,但仍然不能轻易下结论。

  澳大利亚悉尼天文研究所的迈克-惠特兰同样认为,这个研究成果有很多不确定性。"根据观测到的事情进行假设是必须的。但这也仅仅是一个对日冕底部的局部观测结果,实际上日冕无时无刻都在加热之中,观测仍然有片面性。"

  目前科学家们仍不知道这些等离子体从何而来。但潘德约坚持认为他们是在磁场的干扰下产生的。他说:"未来我们需要一些更先进的仪器进行观测计算,比如美国航天局的太阳界面成像光谱仪(IRIS),这种仪器或许能给我们带来帮助。"

  名词注释

  日冕:太阳大气的最外层。日冕中的物质也是等离子体,它的密度比色球层更低,而它的温度反比色球层高,可达上百万摄氏度。在日全食时在日面周围看到放射状的非常明亮的银白色光芒即是日冕。 日冕的范围在色球之上,一直延伸到好几个太阳半径的地方。日冕还会有向外膨胀运动,并使得冷电离气体粒子连续地从太阳向外流出而形成太阳风。

  色球:紧贴光球以上的一层大气称为色球层,平时不易被观测到,过去这一区域只是在日全食时才能被看到。当月亮遮掩了光球明亮光辉的一瞬间,人们能发现日轮边缘上有一层玫瑰红的绚丽光彩,那就是色球。色球层厚约8000千米,它的化学组成与光球基本上相同,但色球层内的物质密度和压力要比光球低得多。日常生活中,离热源越远处温度越低,而太阳大气的情况却截然相反,光球顶部接近色球处的温度差不多是4300℃,到了色球顶部温度竟高达几万度,再往上,到了日冕区温度陡然升至上百万度。人们对这种反常增温现象感到疑惑不解,至今也没有找到确切的原因。

 

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