美國(guó)海軍實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家8日表示，借助雙衛(wèi)星組成的日地關(guān)系觀測(cè)系統(tǒng)（STEREO），他們首次能夠利用理論模型正確地解釋太陽表面受磁力驅(qū)動(dòng)而噴發(fā)的等離子體云團(tuán)的運(yùn)動(dòng)。相關(guān)研究將在第52屆美國(guó)物理學(xué)會(huì)等離子體物理專業(yè)年會(huì)上公布。

      太陽偶發(fā)性向外噴射萬億噸氫氣的情形被稱為日冕質(zhì)量拋射。人們通過科學(xué)儀器觀測(cè)到的日冕質(zhì)量拋射如同從太陽表面產(chǎn)生的向外噴射的云團(tuán)，該云團(tuán)由磁化的高溫氫等離子體組成，體積龐大。在磁力的作用下，太陽噴射出的等離子體的速度在不到一分鐘內(nèi)被加速至每秒數(shù)百公里至2000公里。日冕質(zhì)量拋射與太陽耀斑（日暈）密切相關(guān)，當(dāng)拋射的等離子體到達(dá)地球時(shí)，可引起極光，還會(huì)在地球的等離子體大氣層中感應(yīng)生成強(qiáng)電流，導(dǎo)致通信和全球定位系統(tǒng)中斷，甚至電力供應(yīng)網(wǎng)癱瘓。

      人類于1859年首次觀察到太陽耀斑后，日冕質(zhì)量拋射便吸引了全球眾多科學(xué)家的注意。為更好地認(rèn)識(shí)太陽和地球系統(tǒng)的相互關(guān)系，美國(guó)國(guó)家航空航天局實(shí)施了太陽地球探索項(xiàng)目（STP）的第三項(xiàng)行動(dòng)，于2006年10月發(fā)射了由兩顆衛(wèi)星組成的日地關(guān)系觀測(cè)系統(tǒng)（STEREO），它能不間斷地觀察氫等離子體從太陽到地球的整個(gè)過程中的結(jié)構(gòu)變化。

      解釋太陽噴射的等離子體云團(tuán)運(yùn)動(dòng)的理論所基于的概念是太陽表面噴發(fā)的等離子體云為一個(gè)巨大的“磁通量繩”（magnetic flux rope），此條由“扭曲”磁力線構(gòu)成的“磁通量繩”形狀如同一個(gè)不完整的圓環(huán)。1989年，美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室詹姆斯?陳博士率先提出該理論時(shí)，引起了科學(xué)界的爭(zhēng)議。此次，陳博士和喬治梅森大學(xué)的博士生瓦爾伯納?昆克爾將理論模型應(yīng)用于STEREO新獲取的有關(guān)太陽日冕質(zhì)量拋射數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示該理論與人們?cè)谔柕降厍蛘麄€(gè)觀察區(qū)域中所測(cè)量的噴射云團(tuán)軌跡的情況完全吻合。

      據(jù)悉，科學(xué)家分析的是2007年12月24日發(fā)生一次的太陽日冕質(zhì)量拋射。當(dāng)時(shí)，STEREO中的衛(wèi)星A從噴射初期就開始跟蹤此次日冕質(zhì)量拋射前沿的運(yùn)動(dòng)軌跡，衛(wèi)星B則跟蹤測(cè)量磁場(chǎng)和等離子體的參數(shù)。觀測(cè)過程持續(xù)了5天。經(jīng)過將理論模型與實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，陳博士和昆克爾發(fā)現(xiàn)兩者之間關(guān)于拋射前沿的差異小于1%，而磁場(chǎng)和等離子體的特征完全相符。

      有趣的是，作用在太陽“磁通量繩”上的基本力與實(shí)驗(yàn)室中等離子體結(jié)構(gòu)（如用于受控核聚變的托卡馬克環(huán)裝置）的作用力相同。陳博士提出的理論所闡述的機(jī)理還可以應(yīng)用于其他恒星上發(fā)生的質(zhì)量拋射現(xiàn)象。