关于太阳,还有五大未解之谜

本文转自:科技日报
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上图 NASA“过渡区和日冕探索者”(TRACE)航天器上特殊仪器拍摄的照片 , 显示了太阳的日冕环 。
右图 NASA“太阳和太阳圈探测器”拍摄的图像显示 , 2003年11月18日 , 太阳上发出创纪录的耀斑 。
图片来源:NASA官网
【今日视点】
无垠太空 , 恒星之多如恒河沙数 , 太阳是其中最特别的一颗 。因为其与地球的距离适中 , 为人类提供了充足但不泛滥的能源 , 让人类得以生存 , 仰望星空 , 并深入研究人类乃至整个宇宙的演化历史 。
尽管太阳对人类如此重要 , 但人类对其内部力学和化学成分等的了解仍然有限 。美国《福布斯》双周刊网站在最近的报道中 , 列出了有关太阳的五大未解之谜 。
为何日冕温度高于太阳表面
太阳最外层大气层(日冕)位于太阳表面上方 , 距热源更远 , 但温度是太阳表面的1000倍 , 为何会出现这种情况?这是笼罩在太阳头上的一层“神秘面纱” 。
美国新墨西哥州立大学太阳物理学家杰森·杰基维茨说 , 太阳表面提供了足够多的能量 , 使日冕保持高温 , 但这种加热需要能量以某种方式沉积在日冕区域 , 然而 , 外层日冕本身非常脆弱 , 科学家一直对日冕如何贮藏这么多热量感到困惑不已 。
太阳磁场从何而来
杰基维茨说 , 科学家在太阳表面(如太阳黑子)和太阳大气(如日冕环)观察到了太阳的磁场 , 但这些磁场很可能是在太阳内部产生的 。产生磁场的过程需要等离子体(带电气体)和运动(可能是旋转) 。
许多研究人员认为 , 这种现象在太阳半径的70%左右处发生得最强烈 , 这可能是磁场增强的地方 。由于磁场具有浮力 , 因此会上升到太阳表面 , 并以太阳黑子的形式出现 。
但由于太阳是气态天体 , 它不像地球这种固态天体那样以相同的固定速度旋转 。杰基维茨说 , 太阳的赤道大约每25天旋转一次 , 极地大约30—32天旋转一次 , 地球上肯定不会发生这种情况 , 否则地球会把自己撕成碎片 。
此外 , 太阳表面之下的不同层也以不同速度旋转 。杰基维茨说 , 如果进入太阳表面之下约5万公里的地方 , 你会发现 , 此处的旋转速度比表面快 , 但如果进入太阳再深入一点的地方 , 旋转速度会再次减慢 。
为何存在历时11年的太阳周期
杰基维茨说 , 太阳黑子和太阳的磁性通常以11年为周期消长 。
由于太阳表面存在强磁场 , 太阳黑子表现为太阳表面较暗的区域 。杰基维茨说 , 在太阳周期开始时 , 太阳黑子往往位于中纬度地区 , 随着太阳周期的继续 , 它们越来越靠近赤道 。当下一个太阳周期开始时 , 它们又在中纬度重新出现 , 尽管太阳南北半球的极性与前一个周期不同 。
杰基维茨表示 , 在这11年内 , 太阳表面的特征每天都在变化 , 11年是一个奇怪的时间尺度 。
超级抛射和超级耀斑如何产生
杰基维茨说 , 超级抛射和超级耀斑与太阳的磁场有关 , 当磁场因为扭曲和拉伸需要释放磁能时 , 就会产生超级抛射和超级耀斑 。耀斑和日冕物质抛射之间的主要区别在于:耀斑主要发射x射线和紫外线 , 但日冕物质抛射实际上会从太阳抛射出物质 。
杰基维茨表示 , 这些狂暴事件每年会造成数十亿美元损失 , 包括停电、通信中断和电力系统损坏等 。“如果人类在月球上或火星上 , 那么这种太空天气导致的后果将更加严重 。”