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能量“搬运工”现身:太阳日冕中首次直接不悦目测到扭转阿尔芬波

(原标题:能量“搬运工”现身 破解日冕高温之谜或有眉如今 太阳日冕中首次直接不悦目测到扭转阿尔芬波)(本文来自澎湃信息,更众原创资讯请下载“澎湃信息”APP)

行为本次不悦目测的主角,阿尔芬波是瑞典物理学家、诺贝尔物理学奖得主阿尔芬在1942年预言的一栽横波,指的是磁化等离子体内沿磁场倾向传播的矮频波。

来自挪威奥斯陆大学和英国华威大学的钻研人员称,他们首次在太阳日冕中直接不悦目测到了扭转阿尔芬波,阿尔芬波不息被认为在日冕加炎中首偏主要作用。

在这一钻研中,就是经由过程光谱不悦目测,发现了磁流管两侧众普勒速度随时间转折的特征,能够注释为是扭转阿尔芬波的不悦目测证据。

阿尔芬波是什么?其在日冕加炎中如何首作用?若此次实在是首次在日冕中不悦目测到阿尔芬波,为何此古人们不悦目测不到?这次不悦目测又有哪些创新和突破?这对于太阳物理钻研有何推行为用?带着这些题目,科技日报记者采访了两位永远从事太阳物理有关钻研的学者。

“等离子体中的磁场扰动可产生阿尔芬波。”中国科学院云南天文台太阳物理首席科学家林隽钻研员用一个形象的比喻注释了阿尔芬波的产生过程。生活中,人们拨动琴弦,琴弦震荡从而发出动听的声音,即声波。与地球差别,太阳这颗重大熔炉内充斥着的不是空气,而是等离子体。倘若将磁场的磁力线想象成一根根琴弦,磁场周围弥漫着被磁化的等离子体,当磁场受到扰动时,磁力线这些“琴弦”也会发生振荡,并将这栽振荡沿着磁场传播出往,这就是阿尔芬波。

“之前的一些不悦目测,由于仪器分辨率不足高,加之在光球和色球的不悦目测中,磁流管自己尺度很幼,所以难以分辨磁流管两侧,无法进走直接的、横跨磁流管的光谱不悦目测。”田晖通知科技日报记者,此次新发外的钻研中,一方面磁流管自己尺度较大,另一方面所用的光谱不悦目测仪器分辨率很高,使得如许的不悦目测成为能够。但此次不悦目测时间仅为1—2个周期,而且期间有些数据由于信噪比矮而不能用,所以证据不算希奇强。异日仍必要追求扭转阿尔芬波的更郑重实在的不悦目测证据。

田晖坦言,之前曾有学者对太阳矮层大气中的扭转阿尔芬波进走过间接不悦目测,这项新钻研能够是首次直接不悦目测日冕中扭转阿尔芬波的证据,算是一个突破。

最先,吾们必要晓畅磁重联的概念。磁重联也称磁场息灭,是等离子体中的一栽物理形象,形象地说,是指磁力线“断开”再“重新连接”的过程。当极性相逆的磁场重逢,便能够会引发磁重联,最后的效果是将磁能转化为炎能和动能。

“有学者认为,高频阿尔芬波是由太阳矮层大气中反复发生的幼尺度磁重联导致的扰动所产生的。”田晖通知记者,此项钻研的作者认为在所不悦目测到的位置,正本有一个日珥。日珥内心上能够认为是磁力线扭缠产生的磁绳组织。由于日珥的磁场和周围大气的磁力线发生了重联,导致磁绳的扭缠度降低,这一过程能够激发了磁绳在角向上的扰动,从而形成扭转阿尔芬波。

太阳的中央无时无刻不在发生着聚变逆答,开释出大量炎能。据不悦目测,从太阳中央到太阳外貌的光球层,温度实在不息降低,从约1500万摄氏度降低到约5500摄氏度。然而,位于光球层外部的日冕层温度却骤然提高,可达百万摄氏度,相等变态。

由于太阳的磁场中充斥着各栽各样的颠簸,而阿尔芬波清淡不陪同辐射强度的转折而转折,所以学者们很难从众样的“疑心选项”中精准找出阿尔芬波。“在此前的太阳不悦目测中,基本异国展现受到学界公认的阿尔芬波见证者。”林隽说。

验证颠簸加炎需更众不悦目测证据

“也就是说,磁重联过程是将磁能转化成其他能量样式的转换器,是将磁能开释的主要过程。所以,相较于阿尔芬波加炎日冕学说,磁重联加炎日冕学说的拥趸也不在幼批。”林隽指出。

阿尔芬波在太阳大气的能量传输中能首到怎样的作用?“阿尔芬波能够在太阳大气中普及存在,耗散后能为日冕挑供能量,进而加炎日冕,使其达到远高于下方光球层、色球层的百万摄氏度高温;阿尔芬波也被认为在太阳风加速的过程中首到了关键作用。”北京大学地球与空间科学学院教授、中国科学院太阳活动重点实验室主任田晖外示。

林隽也持有相通的幼心态度,他认为此次不悦目测到的是阿尔芬波的一栽能够存在的外现样式,若想得到学界公认还必要更众的钻研数据声援。

“除了首次直接不悦目测到日冕中的扭转阿尔芬波外,吾们还发现磁重联能够导致这栽波的产生。”钻研人员外示。

田晖指出,太阳大气中的磁场清淡呈离散分布,磁力线荟萃成一个个的管状组织,太阳物理学家称之为磁流管。扭转阿尔芬波便是在磁流管中传播的阿尔芬波。

据报道,由来自挪威奥斯陆大学的佩特拉·科胡托瓦博士领导的钻研幼组不悦目测到了出如今太阳东侧边缘的扭转阿尔芬波。

能够只是其一栽存在样式

“扭转阿尔芬波最主要的特征是磁力线沿着磁流管横截面的圆周倾一向回振荡。”田晖外示,正因如此,倘若垂直于磁流管进走光谱不悦目测,会不悦目察到在某暂时刻磁流管两侧的活动是一侧远隔不悦目测者,另一侧挨近不悦目测者,所表现的是众普勒的红移和蓝移;过了半个周期后,磁流管两侧的活动倾向就会与上暂时刻相逆,即众普勒特征发生了周期性倒转。

但是,许众题目尚未解决。“阿尔芬波加炎日冕的理论请求,颠簸必要耗散以将能量供给日冕,对于如许的耗散过程,迄今仍异国直接的不悦目测证据。”田晖分析,这项钻研发现的是在一次太阳爆发过程中所产生的扭转阿尔芬波,而要验证颠簸加炎日冕这一理论,照样必要在太阳安和区不悦目测到普及存在的阿尔芬波的“倩影”。

既然阿尔芬波难以不悦目测,那么此次新钻研是如何不悦目测到它的?

以现有的数据来望,钻研者的不悦目测效果和有关注释尚能自圆其说。若钻研者所称据实,这无疑会给阿尔芬波加炎日冕理论再增一道砝码。

清淡,在某一炎源附近,距离炎源中央越近,温度越高;距离越远,温度越矮。然而,这个连孩童都熟知的常识却在太阳上失效了。

磁重联如何产生阿尔芬波?

为何此前不息未展现被学界公认的阿尔芬波不悦目测事件呢?

沿磁力线走进的能量“搬运工”

林隽指出,阿尔芬波能够将太阳矮层大气中的能量传递到外层的日冕中,是名副其实的能量“搬运工”。但阿尔芬波自己存在一个主要题目,即不易耗散。也就是说,阿尔芬波就像个“幼器鬼”,不情愿与周围的等离子体“互动”,很难将能量交给等离子体,转化成等离子体的炎能。这也是阿尔芬波加炎日冕学说中尚未解决的争议点之一。

所以,日冕加炎题目首终困扰着太阳物理学家们。近期,一项刊发在《天文学与天体物理学》的钻研效果有能够会为这一悬而未决的科学题目挑供解决线索。

 


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