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太阳龙卷风3D模拟形态。

望远镜所观测到的太阳龙卷风。

  新浪环球地理讯 北京时间6月29日消息,据美国国家地理网站报道,挪威奥斯陆大学天体物理学家一项最新研究发现,太阳表面任何时候都存在大约11000个超级磁场龙卷风,而且每一个超级磁场龙卷风的规模都有美国的面积那样大。天体物理学家利用太空望远镜和地面望远镜已经在太阳表面发现了14个此类超级龙卷风。

  据天体物理学家介绍,每一个超级龙卷风由炽热的旋涡状等离子体组成,高约2900千米,每小时旋转前进速度达14500千米。早在2008年,这个太阳研究团队就已首次发现了这种太阳超级龙卷风,但直到最近才确认它们的存在。

  研究团队负责人之一、挪威奥斯陆大学天体物理学家斯文-维德梅尔-波姆介绍说,“我们在太阳表面发现了不同寻常的炽热等离子体,因此我们推断那里肯定发生了什么,但我们不知道它究竟是什么。”根据对太阳大气层的分析并计算,研究团队推算太阳表面任何时候都存在大约11000个此类超级龙卷风。根据最新计算机模拟实验,研究人员认为这种太阳龙卷风或许可以解释一个长久以来困扰科学家的谜团,即太阳上层大气为什么会比表面炽热300多倍。

  热量问题

  太阳上层暗淡的大气层,也称为日冕层。在日全食时,从地球上就可以看得到日冕层。1939年,太阳研究专家利用日食时机取样日冕光线,推算其温度高达200万摄氏度,远远高于太阳表面的5500摄氏度。波姆说,“你也许认为太阳的温度,越往外越低,事实上并非如此。应该有些事件转移了热能。”

  究竟是什么事件转移了热能呢?除了太阳表面的龙卷风,天文学家还提出了两种理论。一种理论认为,太阳表面存在无数的“纳米”太阳耀斑,这些太阳耀斑,用现有的仪器理论上是看不到的,它们不断地向太空发射,从而不断加热日冕层。另一种理论是,被称为“Alfvén”波的能量波以每小时1450万千米的速度沿着太阳磁场线前进,从而将能量传输至日冕层。

  太阳龙卷风的发现提供了解答这一谜团的新思路,或者可以稍微结合一下这两种观点。波姆的研究团队开发出专门的计算机模型用于描述太阳龙卷风的结构,计算机模型的模拟结果与利用瑞典1-m太阳望远镜和美国宇航局的太阳动态天文台所观测到的实际结果非常吻合。

  根据他们的模型,研究人员认为,当炽热的太阳表面粒子上升涌入大气层后再下沉,这一过程就会形成太阳龙卷风。粒子向下的下沉运动会带动太阳磁场线的旋转扭动,于是就产生了旋涡。磁场线的每一个旋涡可延伸数千千米直到太阳日冕层,旋涡又带动炽热的太阳表面等离子体一起运动。每一个这样的太阳超级龙卷风可以持续大约13分钟。

  系外龙卷风

  不过,波姆承认,他的研究团队目前还缺少足够的数据来进一步解释太阳龙卷风。特别是,关于太阳龙卷风的数量仍无法确定,以及太阳龙卷风是否会随着太阳11年活动周期而发生密度的变化。但可以肯定的是,研究人员在近期的观测中确实发现太阳表面充斥着此类超级龙卷风。

  英国伦敦大学学院太阳物理学家谢尔盖-扎尔科夫也认同这一观点,不过他并未参与波姆的研究项目。扎尔科夫表示,他希望能够观测到更多的太阳龙卷风并获取更多相关数据,从而能够推测出它们对日冕层的加热效应。“也许这并不能够完全总结整个活动周期内太阳所有的变化阶段,但这仍然称得上是极好的首次估测。”

  波姆的研究团队目前正致力于搜集更多的关于太阳龙卷风的观测数据。此外,他们还计划利用计算机模型模拟和寻找太阳系外的系外龙卷风。波姆等人的研究成果发表于本周出版的《自然》杂志之上。(彬彬)

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