壮丽的太阳磁场线图隐形力场

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壮丽的太阳磁场线图隐形力场

 

从地球上看,太阳可能像是一个静止的黄色圆盘。不过,太阳表面其实运动剧烈。上个世纪 50 年代,天文学家第一次窥见 " 舞动 " 的太阳物质,它只发出肉眼不可见的光。如今,新图像向我们揭示出太阳磁场如何随着不断运动而产生改变。它表明,太阳大气中的 " 亮斑 " 可能是太阳的神秘磁场的标记。

 

对于理解太阳系空间本质而言,理解太阳磁场的成因至关重要。从引发地球空间气象 ( 如极光 ) 的太阳风暴,到太阳系内宇宙飞船必经的行星际磁场和辐射,太阳磁场是一切的源头。

2016 年 3 月 12 日,NASA 的太阳动力学天文台拍摄了一张照片,研究人员据此描绘出太阳的磁场。科学家可以通过这些复杂的线条,了解太阳磁场随表面及内部不断运动而产生变化的方式。从图中可以看出,太阳表面的亮斑附近的磁场线最为密集——这些亮斑是磁场十分活跃的区域,另外还有许多磁场线连接着不同的活跃区域。

研究人员通过 "PFSS" ( 势场源表面 ) 模型——基于太阳表面磁场测量而构建的太阳大气磁场模型——绘制了这张磁场图。原始图像以 171 埃的极端紫外线波长拍摄而成,人眼看不到这类光线,但研究人员用金色在图中描绘了出来。

研究人员并不完全确定太阳磁场从哪里发出,其源头可能接近太阳表面,也可能深埋于太阳内部。

为了了解太阳磁场,天文学家对太阳表面的物质进行观察。太阳由等离子体构成,这是物质的一种类气态状态——电子和离子分离,产生超热的带电粒子混合物。当带电粒子移动时,它们会自然而然地产生磁场,而这又反过来对粒子的运动方式产生额外作用。太阳的等离子体引发了一种复杂的因果关系系统,太阳内部的等离子体流引发了太阳磁场。该系统被称为 " 太阳发电机 "。

目前,科学家尚不完全理解太阳磁场,包括它到底如何产生、太阳深部的磁场结构如何。不过,科学家还是知道了不少,比如太阳磁场会引发大约 11 年的活动周期。随着每一次喷发,太阳磁场都会趋于平滑,直至达到最简状态——此时为太阳极小期,即太阳活动最不频繁的时期。自那之后,太阳磁场会变得越来越复杂,直到在太阳极大期时达到巅峰。

在太阳极大期时,磁场形状很复杂,遍布大量小型结构——即活跃区域。在太阳极小期时,磁场较弱、且集中于两极,其结构非常平滑,不会形成日斑。两者对比如下图所示。

目前,太阳正处于一个多世纪以来最平静的时期。

 

 

壮丽的太阳磁场线图隐形力场

 

左图为 2011 年 1 月 ( 太阳极小期过后 3 年 ) 的太阳磁场,右图为 2014 年 7 月 ( 太阳极大期 ) 的太阳磁场。

 

 

 

壮丽的太阳磁场线图隐形力场

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