NASA可能解答了太陽最古老的神秘事物之一

為什麼大氣層比表面熱?

美國太空總署(NASA)太空觀測站傳回來的照片,正在協助解決自1940年代以來,困擾著科學家的一個謎團:為什麼太陽的外部大氣、日冕,比看到的表面熱。

而且我們也不是在說溫度差異很小。在太陽的可見表面,你可以預料大約是攝氏5,500度(或華氏9,932度)的烘烤溫度。但在日冕,溫度大約是2百到5百倍的溫度。

現在,根據來自太陽過渡層成像光譜儀衛星(Interface Region Imaging Spectrograph,IRIS)任務的觀察,美國太空總署研究人員認為日冕被”熱彈(heat bombs)”爆炸部分地加熱,熱彈是能量衝擊波造成的,來自日冕磁場的縱橫交錯與重新排列。

這也可以回答是否日冕被突然均勻加熱、或者在個別氣阱中快速散開遍及大氣上層的問題。這是自從發現到日冕的極度高溫以來,科學家一直在想知道的一些事物。

太陽過渡層成像光譜儀使得弄明白這件事變得更容易,因為它能夠分析太陽的過渡區域(solar transition region),這是介於太陽表面和日冕之間的區域,而且能夠以前所未有的詳細,來測量熱氣體運動。

哈佛史密松天文物理中心(Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics)的首席研究員保拉·特斯塔(Paola Testa)解釋:「因為太陽過渡層成像光譜儀能夠比以前的儀器好10倍,來解決過渡區域的問題,所以我們能夠看到熱物質在日冕低層的磁場上下竄。」

「這是與奧斯陸大學(University of Oslo)的模型相容,其中磁重聯(magnetic reconnection)在日冕裡爆出熱彈。」

這個磁重聯是釋放高溫和能量的地方,也是造成其他現象的原因,例如太陽耀斑(solar flares)

自從2013年發射太陽過渡層成像光譜儀衛星以來,它扮演著像是一個放大鏡,被用來研究太陽大氣的邊緣,一直讓我們更清楚地觀察這種太陽活動真正在做什麼。

先前,研究人員使用太陽過渡層成像光譜儀所拍的照片,找到名為奈米耀斑(nanoflare)的微型太陽耀斑證據,那裡是太陽藉由送出熱電漿撞擊到大氣的上層來釋放能量。

那些奈米耀斑的觀測被美國太空總署另一顆衛星極紫外正入射光柵攝譜儀(Extreme Ultraviolet Normal Incidence Spectrograph,EUNIS)所送回的數據證實

再次由於太陽過渡層成像光譜儀敏銳的眼睛,現在我們也可以把磁場的爆炸活動加到這個混合物。

新研究的一種方向可以在地球幫助我們,這個方向是當太陽風暴可能會撞擊時,給了我們一個更好的想法。當太陽能的強力射出摧毀地球磁場時,這樣的事件能夠導致地球嚴重的破壞

核融合的研究,也要依賴於對太陽運作的完全瞭解。如果我們想要開發這種乾淨、安全、以及幾乎無限的能源,那麼我們需要更加了解太陽周圍發生的化學反應。

來自洛克希德‧馬丁太陽與天文物理實驗室(Lockheed Martin Solar & Astrophysics Laboratory)的太陽物理學家巴特·德·龐蒂厄(Bart De Pontieu)認為,比起科學家過去一起做的,太陽過渡層成像光譜儀的技術將繼續提供更好的數據組。

他說:「這個[日冕加熱]問題涉及到很多複雜的物理過程,很難在理論模型中直接測量或捕獲。」

下面的美國太空總署影片會更詳細地解釋日冕加熱:

這項研究成果發表於天文物理學期刊(The Astrophysical Journal)

來源: ScienceAlert

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