距离太阳中心最远的日冕,温度竟然高达200万度。
距离太阳中心最远的日冕,温度竟然高达200万度。

宇宙中有很多超出人类知识定义的现象,用现代科学无法解释。许多年来,科学家也一直在探索,但对遥远的太空了解依然有限。随著高科技的发展,人类对宇宙的认知会有飞跃吗?

2019年6月4日,美国密西根大学太空天气研究团队在权威期刊《天文物理期刊通讯》(Astrophysical Journal Letters,ApJL)上刊登他们的最新研究,揭示了科学家将如何利用美国航空航天署(NASA)去年发射升空的「派克太阳探测器」(Parker Solar Probe)论证「日冕过热」假说,一探这个存在了很久的太阳之谜。

主导论证「日冕过热」假说研究的密西根大学太空天气学教授、「派克」任务首席研究员卡斯伯(Justin Kasper)表示:「再等两年,我们就能揭晓这个每天在我们眼前发生、500年未解的太阳之谜。」

该研究指出,派克探测器将完成人类首次「碰触太阳」任务,透过一次比一次更接近太阳大气层的运行,「捞取」太阳风与日冕并对其进行速度、温度、密度的测量,了解导致太阳日冕过热的机制,验证「磁流体动力学震荡」是否存在。派克太阳探测器的观测资料,能够使科学家更准确地预测与「日冕物质喷发」(coronal mass ejection,CME)有关的「太阳风暴」。

人们都知道一个物理常识,离热源越近,温度越高,越远温度越低。但这个常识在太阳那里却反过来了。太阳表面约为绝对温度6000K,而大气层的温度远远超过太阳表面的温度。据科学家的估算,离太阳中心最近的光球,温度是几千度。稍远些的色球,温度从上万度到几万度。而距离太阳中心最远的日冕,温度竟然高达200万度。这一点令人不可思议。

一般情况下,我们把太阳大气分为六层,由内往外依次命名为:日核、辐射区、对流层、光球、色球和日冕。

日核的半径佔太阳半径的四分之一左右,它集中了太阳品质的大部分,并且是太阳百分之九十九以上的能量发生地。

光球是我们平常所见的明亮的太阳圆面,太阳的可见光全部是由光球面发出的。

日冕位于太阳的最外层,属于太阳的外层大气。太阳的日冕延伸到外太空数百万公里,太阳风就是在这里形成并发射出去的。

根据磁流体动力学震荡理论,「阿尔文波」(Alfven waves)可以加速带电粒子,使得日冕上的带电粒子在微观中加速震荡,巨观上温度升高,而这种加速震荡甚至能使粒子脱离太阳重力的束缚,被抛向太空形成太阳风。

太阳风暴可能干扰人造卫星运作,也可能造成地球电力网瘫痪。阿尔文波,是1942年瑞典物理学家汉尼斯·阿尔文首先发现的一种磁流体动力学波,是用来解释太阳黑子现象的理论。磁流体动力学波也包括磁声波等。

日冕并不是气体,而是环绕太阳周围的电浆光环,由以不同速度运动的自由带电粒子(基本上是电子和质子)组成。日冕为何会比太阳的中心光球温度高出数百倍,它加热的确实机制是甚么,一直都是一个有争论的议题。其中被多数科学家认可的可能机制包括太阳磁场和磁流体力学。

派克太阳探测器,是以美国天文学家尤金·派克(Eugene Parker)命名的。它是由约翰·霍普金斯大学应用物理实验室(APL)和NASA共同研制的一具绕日无人探测卫星。该探测器于2018年8月12日发射升空,是史上最靠近太阳的航天器。其任务就是提供有关太阳活动的新资料,揭开日冕的奥秘,改变人类对太阳的认知。

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