為什麼太陽的外層溫度比它的表面溫度高200倍?

Comment is Closed

太陽表面

“日冕加熱問題(coronal heating problem)”困擾了科學家超過70年。日冕是太陽的最外層,直覺反應它該是最冷的,因為它最遠離產生熱量的強烈核反應核心。但是,事實遠非如此。它不是最冷的那層,日冕大約比它下面的那層光球層(photosphere)還熱上200倍。

關於此事,在過去已經有一些想法了:有人認為,微小而可產生高速電子的 “奈米耀斑(nanoflares)”,可能產生這些高熱溫度。光發射線已顯示事實是如此。 Patrick Antolin博士與Joten Okamoto博士共同領導這項研究,根據他對 IFLScience說,然而他們還沒有被直接觀測到,且證據是“不確定”。現在,來自日本,美國和歐洲科學家組成的國際研究小組已經從太陽獲得到數據,並發現另一片太陽之謎的拼圖。而這一切問題都指向與太陽磁場有關。

日珥線0

你可以參閱天體物理學雜誌(Astrophysical Journal)的成果。

推薦文章:  小灰人造訪地球,美國派人員進行星際交換

他們發現,日冕是因一種稱為共振吸收(resonant absorption)的過程而增強的。假設經由磁場驅動的兩個不同波,有某種同步模式,這時他們其中的一個會變得更強,就很像如果彈簧床上2個體操選手選定時間一起彈跳,這意味著一個人可以跳得更高。

該小組發現兩種型式波型之間的共振吸收:橫波transverse waves(上下運動)和扭波torsional waves(扭轉運動)。有兩個衛星被用來偵測它們,分別是由Hinode衛星觀察橫波,和IRIS衛星觀測扭波。

日珥線5

為了建立太陽是如何將磁能轉化為熱能的圖像,兩顆衛星都來觀察太陽的日珥(solar prominence)。日珥的樣子是光亮的,且是從太陽表面延伸出來的卷鬚狀,成縷的沿著太陽磁場線彎延而走。

這兩顆衛星觀測相同的日珥以了解它的運動,Hinode觀測橫波,IRIS觀察扭波。令人驚訝的是,他們的數據組顯示出是同步。他們還指出,日珥的溫度從10000℃,(18,000°F)一路上升至100,000℃,(180,000°F)。

奇怪的是,波型並不是完全的同步化。扭波略為落後於橫波。這不像是我們在地球上的體驗。如果你把一支湯匙在一杯咖啡中劃過,那麼在湯匙的周圍產生圓形波。湯匙中的橫波和扭波是完全同步的。然而,在太陽日珥,扭轉波的波峰在橫波之後。Antolin告訴IFLScience “流動變成擾流,它能夠非常有效地將波的磁能轉化為熱能”

推薦文章:  馬雲斷言30年後人工智慧將取代公司老闆

日珥線lr

正如下面的圖中,橫波和扭波的組合在日珥的邊緣產生旋渦。這些旋轉的渦流形成窩電流及大量的摩擦,從而將動能轉化為熱能,造成了令人難以置信的溫度上升,這許多年來困擾了科學家們。

日珥線

一個日珥的發展。橫向和扭轉運動的加入產生擾流,然後加熱。日本國家天文台。

共振流原來是一個兩個步驟的過程。首先,共振吸收提供了扭轉運動額外啟動的能量。這個沿日珥線產生共振。再來,這種共振線產生毀滅性的渦流而產生熱量,從而使溫度沿著線大幅攀升。

Antolin總結說:“這工作是獨一無二的,因為我們第一次可以直接在當下發現日冕加熱的機制。”
加入好友
來源: Iflscience