科學也可以如此靠近

它們以每秒兩百公里速度朝地球飛來,科學家:卻不知道起源

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2017

2017年11月13日22時 今日科學 川陀太空

川陀太空

川陀太空(埃弗雷特)通過拉帕爾馬太陽望遠鏡和IRIS(NASA區域成像光譜儀)觀測表明,來自太陽大氣深處形成針狀物幾乎每天都可以觀測到數萬個,它們以每秒兩百公里以上的速度朝地球飛來。這就是太陽風的基本形式,時速在200至800公里,但是我們對它們的起源卻不是非常了解,甚至連能量激發機制也未曾深入揭示。近日,IRIS發現了太陽大氣深處形成針狀物的區域開始增多,在色球層和過渡區聚集,這暗示太陽在第24周期內又有新的動作。川陀太空指出,IRIS是一個20厘米直徑的紫外線空間望遠鏡,上面還裝備著可以觀察約240公里的解析度的光譜儀。

IRIS空間望遠鏡和地面望遠鏡負責研究太陽大氣深處形成針狀物形成區,科學家們意識到形成針狀物的關鍵是中性粒子。他們從地球電離層的狀況中得到了啟發,這裡是地球大氣層的上層,許多動態過程都是通過中性粒子和帶電粒子之間的相互作用而發生的。

在太陽的較冷區域(如過渡區)中,等離子體的分布其實並不均勻。一些顆粒仍然是中性的,中性粒子不會像帶電粒子那樣受到磁場的影響。科學家們之前把模型建立在等離子體均勻分布的基礎上是為了簡化計算問題,但這個模型依然需要大量計算,它使用了NASA整整一年的超級計算資源,但是現在,他們終於意識到了中性粒子是解決這個問題的關鍵。

除圖像外,科學家還使用了計算機模擬,並且花了近十年來編寫所需程序。研究的發起人巴特-龐恩修教授的說法是這樣的,在我們的研究中兩者並行,通過比較觀察結果和從計算機模型中獲得的數據,這樣就可以檢測這些針狀物形成區模型運作的如何,也可以讓我們合理地解釋對太陽的觀測結果。

圖註:太陽風對地球磁場特性的控制是明顯的,都集中在0-2EKL段

川陀太空認為,對太陽風動力學的研究現在依然處於朦朧階段,機制還不十分明朗,科學家們的最新模型也揭示了有關太陽能運輸的一些問題。事實證明,這種鞭狀過程的能量高得足夠產生阿爾文波,這是一種強大的波,科學家們懷疑這就是加熱太陽大氣和推動太陽風的關鍵。整個太陽系都沐浴著攜帶著來自太陽的帶電粒子的太陽風。下一代的模型建立在等離子體動力學基礎上——部分電離的灼熱氣體在外加磁場中流動。較早的版本認為深處的大氣是均勻或完全充電的等離子體,但是科學家懷疑這個版本遺漏了一些問題,因為在接下來的模擬過程中沒有出現針狀物。

鑒於對阿爾文波的關鍵性發現,美國國家科學院將2017年的阿爾茨托夫斯基獎章授予了兩位模型的作者和研究的發起人,即馬特-卡爾松教授和維戈-H.漢斯廷教授,以表彰他們對太陽物理學和日地連接研究做出的貢獻,洛克希德馬丁公司也因研究了中性粒子存在產生的效果而受到了表彰。<一點資訊獨家,出品:川陀太空>


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