自 20 世紀 40 年代以來,一個問題一直困擾著太陽物理學家:為什麼太陽大氣層的外層,即距離產生熱量的核心最遠的區域,比低層大氣和太陽表面都熱?
專家們提出了各種解釋,從聲波或磁波在上層太陽大氣或日冕中消散,到被稱為納耀斑的短時能量爆發,這些爆發發生在日冕中纏結的磁場線重新連線時。現在,來自新一代太陽觀測航天器的觀測結果表明,存在一種不同的機制,這種機制可以透過不斷地將熱電離氣體或等離子體輸送到上層大氣,為日冕提供大部分熱量。
研究人員發現,從太陽的色球層或低層大氣射出的短壽命等離子體噴泉,即針狀體,似乎在將日冕加熱到數百萬開爾文的灼熱溫度方面發揮著作用。針狀體的起源有些神秘,持續時間僅為 100 秒,從色球層以每秒 50 至 100 公里的速度上升。正如主要研究作者、加利福尼亞州帕洛阿爾託市洛克希德·馬丁太陽和天體物理實驗室的巴特·德·龐蒂厄所指出的那樣,這個速度足夠在幾分鐘內從舊金山到達倫敦。德·龐蒂厄和他的同事在《科學》雜誌上報告了他們的發現。
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該小組的研究基於 NASA 新的太陽動力學天文臺(2010 年發射)和日本的 Hinode 航天器(2006 年開始服役)的觀測結果。這兩個太陽觀測站都可以每隔幾秒鐘拍攝太陽的詳細影像,這種快速觀測是識別瞬態或快速變化現象所必需的。
研究人員注意到,當溫度高達數萬開爾文的針狀體從色球層升起時,上方日冕的區域會突然升溫至一百萬到兩百萬度。
研究人員尚不清楚是什麼以如此高的速度發射色球層等離子體,也不知道是什麼將其加熱到日冕中達到的極端溫度。但倫敦大學學院的肯尼斯·菲利普斯表示,針狀體與日冕加熱之間的聯絡有望為解決一個 70 年的謎團畫上句號。
美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心的詹姆斯·克利姆丘克表示,儘管針狀體似乎是太陽某些區域的重要現象,但時間會證明它們是否在全球範圍內輸送足夠的熱等離子體來解釋日冕的巨大熱量。克利姆丘克稱新的觀測結果“非常令人興奮”,但指出他自己的初步計算表明,針狀體僅提供了日冕中一小部分熱等離子體,為其他更傳統的日冕加熱模式留下了充足的空間。
德·龐蒂厄本人也發出了類似的警告,即日冕溫度這個長期存在的問題尚未最終解決。“我認為重要的是要指出,我們尚未解決日冕加熱問題,但我們已經提供了拼圖的一部分,”他說。“我們將拭目以待,看看這最終會被證明是一個主要過程,還是僅僅是一個貢獻因素。”