NASA数据呈现太阳耀斑爆发前的太阳表面磁力博弈

▲在这一系列太阳表面的图片中,蓝色的是磁力带,黄色的是磁场笼。

据2月8日《自然》杂志上发表的一篇论文称,太阳表面的剧烈磁力对抗是影响太阳耀斑喷发的核心要素。法国巴黎综合理工大学理论物理中心的天体物理学家塔哈尔·阿马里(Tahar Amari)领导的小组,通过对美国国家航空航天局(NASA)的太阳动力学观测台(SDO)的数据建模,得出该研究结果。其重要意义在于,有的太阳耀斑爆发可能触发地球周遭的空间天气事件,从而对地球的生态环境产生重要影响,而该小组着重于研究在此过程中,太阳磁场或是拓扑学原理所发挥的作用。

科学家们认为,太阳耀斑就是强烈的辐射和光线的爆发,很多剧烈的耀斑爆发后,紧随的是日冕物质抛射(CME)——一种巨大的、气泡形状的太阳物质和磁场的喷发。问题在于,并不是所有的耀斑爆发都会引起这种现象,科学家尚未彻底搞清楚造成这两种情况差别的根本原因。

研究小组将太阳动力学观测台对太阳表面磁场的观测数据纳入模型,这些功能强大的模型计算了太阳日冕的磁场(或太阳高层大气)的数据,并研究了在耀斑爆发之前该磁场是如何演化的。该模型揭示了两个关键的磁性结构之间的对抗:一个是已知与日冕物质抛射有关的扭曲磁力带,另一个是覆盖在磁力带上密实的磁场笼。

科学家们发现,该磁场笼在物理上阻止了日冕物质抛射的爆发。就在耀斑爆发前几个小时,太阳日斑的自然旋转扭曲了磁力带,它变得越来越扭曲和不稳定,就像一根紧紧缠绕的橡皮筋,但磁力带从未从太阳表面上喷发出来。研究模型的数据显示,磁力带没有足够的能量穿过磁场笼。然而,它的不稳定性足以让它猛烈地与磁场笼发生撞击,从而引发强烈的太阳耀斑。

该研究小组表示,他们有兴趣进一步发展完善模型,以研究该磁场笼和磁力带在其它太阳耀斑爆发中的对抗与表现。“这一次我们成功地跟踪观测太阳表面一个活跃区域的演化过程,从而预测太阳耀斑爆发的可能性,并计算出如果喷发所能释放出的最大能量。随着计算能力的增加,在未来这可能是一种重要的、可以用于空间天气预报的实用手段。”阿马里说。


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编译:朱明逸 

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