史上最清太阳表面曝光 表面如滚水沸腾 神秘漩涡揭太阳活动线索
CNN报导,全球最强大的太阳望远镜拍下迄今解析度最高的太阳可见表面影像,科学家首次在太阳上直接观测到大量微小涡旋。研究人员认为,这项发现可能解释太阳磁场为何会扭曲、缠绕并累积能量,进一步协助了解太阳耀斑等活动如何形成。
美国国家太阳天文台8月5日于科学期刊《自然》(Nature)发表这项研究成果,团队利用位于夏威夷毛伊岛的井上健太阳望远镜(Daniel K. Inouye Solar Telescope),观察太阳黑子附近的磁场活跃区域,拍下太阳可见表面“光球”(photosphere)前所未有的细节。
华盛顿邮报报导,太阳的“表面”并非固体,而是温度约华氏1万度(约摄氏5500度)、持续翻腾流动的高温等离子体。研究团队公布的影片显示,高温等离子体形成的涡旋不断起伏,就像锅中沸水的气泡;高温等离子体会从太阳表面下方向上移动至较冷区域,冷却后再向下沉回太阳内部。
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研究人员进一步发现,当相邻的等离子体以不同速度流动时,就可能形成这些微小涡旋,这种现象称为“开尔文—亥姆霍兹不稳定性”(Kelvin-Helmholtz instability)。科学家过去从理论模型推测,太阳光球可能具备形成这种现象的条件,如今不仅首次直接观察到,还发现这些涡旋广泛分布于太阳表面。
科学家长期认为,太阳磁力线彼此扭曲、缠绕后会累积磁能,一旦变得不稳定,能量便可能突然释放,形成太阳耀斑或日冕物质抛射,但磁力线最初为何会产生这些扭转,一直没有明确答案。
这次观测到的微小涡旋,可能就是其中一项关键机制。研究人员认为,这些涡旋会出现在磁场区域边缘,带动磁场彼此扭转、缠绕;同时也像一具具“小型引擎”,在太阳表面产生、传输及释放能量。
这项发现也可能为另一项太阳谜团提供线索:为何太阳外层大气“日冕”(corona)的温度远高于表面。研究团队认为,这些涡旋能把大规模等离子体流拆解成更小尺度的运动,使能量一路传递至微小尺度后,以热的形式释放。
研究人员指出,厘清这些微小活动,有助进一步了解太阳耀斑、日冕物质抛射等大型活动。当这类太阳活动朝向地球发生时,释出的粒子可能干扰卫星、电网及通讯基础设施;未来持续观测,也有望协助科学家进一步掌握大型太阳耀斑与太阳风暴的形成机制。
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