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太阳日冕层温度为何是光球层的数百倍?80年历史理论终得解!

时间:2021-05-27 20:47:03 | 来源:cnBeta

原标题:太阳日冕层温度为何是光球层的数百倍?80年历史理论终得解! 来源:cnBeta.COM

从结构来看,太阳大气从里向外主要分为光球层、色球层和日冕层。奇怪的是,在可观测的太阳表面,光球层的温度在 6000 ℃ 左右。但在距其上方仅几千公里的日冕层,温度却高出了成百上千倍,至百万摄氏度甚至更高。数十年来,天体物理学家们一直在努力解释大多数恒星都有的这种奇特现象。

太阳黑子特指太阳表面较暗的斑点

1942 年,瑞典科学家汉尼斯·阿尔夫文(Hannes Alfvén)提出了一种理论,即等离子体的磁化波可沿着太阳磁场,从内部向日冕抛出大量能量。在绕过光球层后,又在太阳的高层大气中爆炸。

尽管这一理论已被初步接受,但科学家们仍需要以经验观察的形式来证明这些“波动”的存在。庆幸的是,近日发表的一项研究报告,就很好地解释了阿尔夫文提出将近 80 年的历史理论。

想要测量光球层的温度,方法是相对简单的。我们只需测量从太阳辐射出的光,并将之与预测光源温度的光谱模型进行比较即可。

作为给天体物理学界造成长久困扰的问题之一,科学家们试图通过观察太阳的性质来解释这种差异。

阿尔夫文的理论认为,在太阳的磁化等离子体内,任何带电粒子的整体运动都会干扰磁场,从而产生可以在很长的距离(从太阳表面到高层大气)中携带大量能量的波动。

热量沿着所谓的热量沿着所谓的“太阳磁通管”(Solar magnetic Flux Tubes)传播, 然后突然闯入日冕层,从而产生了这种“异常的高温”。

The Mystery of Coronal Heating

这些电磁等离子体,现被称作阿尔夫文波。其对日冕加热方面的作用解释,帮助阿尔夫文拿到了 1970 年的诺贝尔物理学奖。

然而想要清晰观察到这些波动,还是存在着相当大的困难。高至比地球大很多倍的现象、低至我们现有仪器都很难分辨的微小变化,太阳大气内层和表面发生的事情也实在太多了。

此前,研究人员从未直接观察到光球层中的阿尔夫文波证据。不过仪器方面的最新进展,还是为我们研究太阳物理现象开辟了新的窗口。

SCI Tech Daily 指出,这项研究发现,是帮助我们在地球上挖掘高能能量应用潜力的重要一步。比如类似太阳内核中发生的核聚变相关的研究,就涉及将少量物质转化为巨大能量的过程。

目前地球上的核能利用,仍局限于重核的裂变。其最大的缺点,就是会产生危险的核废料。而 2011 年拖延至今的福岛核电站事故,更是将核能利用这件事推上了风口浪尖。

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