我國(guó)觀測(cè)證實(shí)太陽耀斑能量來自扭纏磁場(chǎng)重聯(lián) (2006-05-15)
發(fā)布時(shí)間:2007-12-04
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紫金山天文臺(tái)專家利用配備有先進(jìn)終端的精細(xì)結(jié)構(gòu)望遠(yuǎn)鏡,獲取到國(guó)內(nèi)首個(gè)完整的具有高時(shí)空分辨能力的太陽耀斑資料。經(jīng)過專家一年多比對(duì)分析,初步發(fā)現(xiàn)了該太陽耀斑背后磁場(chǎng)能量釋放的奧秘:太陽耀斑能量來自“扭纏”磁場(chǎng)的重聯(lián)。
太陽耀斑是太陽大氣中最劇烈的太陽活動(dòng)之一。一般認(rèn)為發(fā)生在日冕層中,在日冕層中所產(chǎn)生的高能電子和質(zhì)子轟擊到太陽色球,引起色球局部迅速增亮,所以在以前也叫“色球爆發(fā)”。 一次耀斑所釋放的能量相當(dāng)于上百億枚核彈的爆炸;耀斑爆發(fā)所產(chǎn)生的輻射種類繁多,除可見光外,有紫外線、X射線和伽瑪射線的增強(qiáng),還伴隨有高能粒子流。 另外,耀斑經(jīng)常伴隨有大量的日冕物質(zhì)拋射,傳播到行星際空間。如果日冕物質(zhì)拋射對(duì)準(zhǔn)地球傳播過來,就會(huì)對(duì)地球附近的空間環(huán)境造成大的擾動(dòng),形成所謂的“災(zāi)害性”空間天氣,非常不利于人類的空間探索活動(dòng)。
太陽耀斑的巨大能量來源于何處?天文專家普遍認(rèn)為,耀斑的能量只能來自貯藏在磁場(chǎng)中的非勢(shì)磁能的快速釋放,但是太陽磁場(chǎng)中的能量如何快速轉(zhuǎn)化為耀斑能量,在天文學(xué)的理論和觀測(cè)上,卻一直是一個(gè)巨大的難題。從觀測(cè)上來講,這一方面是因?yàn)橥h(yuǎn)鏡的分辨率不夠。比如時(shí)間分辨率,一般的太陽望遠(yuǎn)鏡,通常一分鐘才獲取一張?zhí)栆叩恼掌?,這樣的資料只能抓住耀斑爆發(fā)的片斷,錯(cuò)過了當(dāng)中的很多重要細(xì)節(jié)。為了能獲取太陽上稍縱即逝的珍貴現(xiàn)象,紫金山天文臺(tái)贛榆太陽站利用與美國(guó)大熊湖天文臺(tái)合作的機(jī)會(huì),將精細(xì)結(jié)構(gòu)望遠(yuǎn)鏡配備以高性能的高速CCD,每秒能捕獲20到30幅耀斑圖片。
利用配備有先進(jìn)終端的精細(xì)結(jié)構(gòu)望遠(yuǎn)鏡,紫臺(tái)的觀測(cè)人員張延安、宋慕陶在2004年11月1日獲取了國(guó)內(nèi)首個(gè)完整的高時(shí)空分辨能力的太陽耀斑資料,共有2萬多幅圖像,這樣的資料在國(guó)際上也是罕見。經(jīng)過紫臺(tái)季海生、黃光力、李友平等人近一年多的比對(duì)分析,終于初步發(fā)現(xiàn)了該太陽耀斑背后,磁場(chǎng)能量釋放的奧秘。他們發(fā)現(xiàn),該太陽耀斑前的磁場(chǎng)是高度“扭纏”的,通過磁場(chǎng)重聯(lián)過程,新產(chǎn)生的磁力線變得越來越松弛,并在此過程中迅即完成能量的快速釋放。而這個(gè)釋放過程,正是該太陽耀斑的能量來源。這個(gè)發(fā)現(xiàn)有助于更好地理解太陽耀斑現(xiàn)象,從而為空間天氣預(yù)報(bào)做準(zhǔn)備,以有效避免太陽劇烈活動(dòng)對(duì)于通訊衛(wèi)星、載人航天造成的不良影響。