我國觀測證實太陽耀斑能量來自扭纏磁場重聯 (2006-05-15)
發布時間:2007-12-04
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紫金山天文臺專家利用配備有先進終端的精細結構望遠鏡,獲取到國內首個完整的具有高時空分辨能力的太陽耀斑資料。經過專家一年多比對分析,初步發現了該太陽耀斑背后磁場能量釋放的奧秘:太陽耀斑能量來自“扭纏”磁場的重聯。
太陽耀斑是太陽大氣中最劇烈的太陽活動之一。一般認為發生在日冕層中,在日冕層中所產生的高能電子和質子轟擊到太陽色球,引起色球局部迅速增亮,所以在以前也叫“色球爆發”。 一次耀斑所釋放的能量相當于上百億枚核彈的爆炸;耀斑爆發所產生的輻射種類繁多,除可見光外,有紫外線、X射線和伽瑪射線的增強,還伴隨有高能粒子流。 另外,耀斑經常伴隨有大量的日冕物質拋射,傳播到行星際空間。如果日冕物質拋射對準地球傳播過來,就會對地球附近的空間環境造成大的擾動,形成所謂的“災害性”空間天氣,非常不利于人類的空間探索活動。
太陽耀斑的巨大能量來源于何處?天文專家普遍認為,耀斑的能量只能來自貯藏在磁場中的非勢磁能的快速釋放,但是太陽磁場中的能量如何快速轉化為耀斑能量,在天文學的理論和觀測上,卻一直是一個巨大的難題。從觀測上來講,這一方面是因為望遠鏡的分辨率不夠。比如時間分辨率,一般的太陽望遠鏡,通常一分鐘才獲取一張太陽耀斑的照片,這樣的資料只能抓住耀斑爆發的片斷,錯過了當中的很多重要細節。為了能獲取太陽上稍縱即逝的珍貴現象,紫金山天文臺贛榆太陽站利用與美國大熊湖天文臺合作的機會,將精細結構望遠鏡配備以高性能的高速CCD,每秒能捕獲20到30幅耀斑圖片。
利用配備有先進終端的精細結構望遠鏡,紫臺的觀測人員張延安、宋慕陶在2004年11月1日獲取了國內首個完整的高時空分辨能力的太陽耀斑資料,共有2萬多幅圖像,這樣的資料在國際上也是罕見。經過紫臺季海生、黃光力、李友平等人近一年多的比對分析,終于初步發現了該太陽耀斑背后,磁場能量釋放的奧秘。他們發現,該太陽耀斑前的磁場是高度“扭纏”的,通過磁場重聯過程,新產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。而這個釋放過程,正是該太陽耀斑的能量來源。這個發現有助于更好地理解太陽耀斑現象,從而為空間天氣預報做準備,以有效避免太陽劇烈活動對于通訊衛星、載人航天造成的不良影響。