从地球上不可能得知这一点;但太阳的外部大气层比它的表面热几百倍——这是一个长期存在的谜题,天体物理学家们已经研究了数年,直到我们才刚刚有了答案。
科学家此前曾提出,从太阳内部向上射出的被称为针状物的太阳等离子体射流是造成热效应的原因。这项最新研究首次直接观察到了这一过程。
这项新的发现向我们展示了太阳表面的磁场逆转和重新排列,针状物形成的过程。
磁场能量被转换为动能和热能,然后被传递给针状物,使它们能够向上穿过色球层,到达太阳大气的最外层——日冕层。
太阳针状物的多层视角图(新泽西理工学院)
天文学家们此前已经通过精确的电脑模拟验证过太阳的磁场张力引发针状物的理论,现在,利用大熊湖太阳天文台的天文望远镜提出的高分辨率的图像,他们得以看到这种运动的发生。
新泽西理工学院的太阳物理学家曹文达表示:“来自大熊湖太阳天文台(BBSO)的古德太阳望远镜的前所未有的高分辨率的观察清楚地表明,当极性相反的磁场在太阳的低层大气中重新接触时,这些等离子流将被猛烈的喷射出来。”
这些射流相当可观,宽度大约为200-500千米(124-311英里),且在断裂前能达到上千米的高度,同时可以100千米(62英里)每秒的速度运动。
研究者们还使用了由美国宇航局太阳动力天文台航天器在极端紫外线(EUV)光谱中捕获的图像,来测量能量是如何在太阳大气层的上层中转化的。
这些图像证实了这些针状物的温度可能达到约100万摄氏度(180万华氏度)。高能量的爆发足以将日冕层加热到科学家记录过的高温。
以上所有这些决定性的数据收集的关键,是BBSO提供的高分辨率图片,它提供了以前从未有过的详细信息。随着我们的太空观测技术的进步,更多的发现将会接踵而至。
曹:“这是我们第一次发现了这些针状物产生的确切证据。”
“我们已经跟踪了H-alpha谱线(氢的一条可见的红色发射谱线)中的这些动态特征,一直到它们的垂足,测量了垂足的磁场,捕获了动态磁性元素的迁移,并验证了它们与相反极性的现有磁场的相互作用。”
对于太阳的漩涡,易挥发的磁力球和等离子球,我们仍有很多地方需要去探索。但是科学家们正在逐步揭开它们神秘的面纱——甚至可能已在地球上以较小的比例建立太阳模型这样的形式研究。
虽然这一项新的研究不足以全面证明针状物正在升高日冕层的温度,但为了得出这样的结论需要更多的研究和观察,因此我们现在比以前更好地了解了针状物及其循环。
研究人员在发表的论文中写道:“我们对针状物形成,其随后的加热以及回流过程的观察展示出了色球与电晕之间的完整质量循环过程。”
相关知识:
在太阳物理学中,一个针状物是在太阳色球中直径约500公里的等离子动力射流。它们旋转覆盖约1%的太阳表面。它们从光球层以约20 km / s的速度向上移动,并且每隔几分钟就移动一次。它们是在1877年由安吉洛·塞基(Angelo Secchi)发现的,但产生它们的物理机制仍在争论中。
太阳针状物持续约15分钟;出现在太阳分支上(如果在盘状物上看到,则称为``斑点""或``纤维"")。它们通常与高磁通量区域相关,质量通量约为太阳风的100倍,以20 km / s(或72,000 km / h)的速度上升,并且在缓缓消逝前可以达到几千公里的高度。