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太阳望远镜可观察太阳黑子的动态细节
2015-05-05 14:54:31  来源:凤凰网科技  作者:佚名  关注:  点评:0点击收藏
龙媒网(www.longmeicn.com):

  北京时间5月5日消息,据科学日报报道,美国新泽西理工大学(简称NJIT)大熊湖天文观测台(BBSO)的科学家们拍摄到的太阳的开创性图片提供了第一批本影——太阳黑子中央的黑色斑块——内部结构的细节视野,揭示了产生等离子体柱的动态磁场,等离子体柱是打乱整体黑暗的明亮斑点。这项研究于本周被展示在由美国天文学会太阳物理学分部和美国地球物理学联合会位于印第安纳波利斯的空间物理与超高层气流物理分部举办的三年一度的地球-太阳首脑会议上。

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科学家拍摄到的太阳黑子中央的黑色斑块——内部结构的细节视野

  这些利用大熊湖天文观测台新太阳望远镜(NST)拍摄的高分辨率图片展示了本影上方大气层结构精细,由炙热的等离子体混合着冷却的等离子体气流组成,后者宽度达100千米。

  “我们将这些等离子体流描述为穿透了炙热大气层的振荡的冷却气流。在此之前我们根本不知道它们的存在。虽然我们早就对太阳黑子振荡有所耳闻——正常分辨率的望远镜为我们展示了黑暗的阴影,或者称半影波,会朝着太阳黑子的边缘移动——但现在我们才开始理解这背后的动态性。” 基于NST观测结果而发表的两篇期刊文章的研究首席作者、新泽西理工大学物理学研究教授瓦西尔·杨尔车谢(Vasyl Yurchyshyn)这样说道。他还是韩国天文学和空间科学研究所的一名杰出学者。

  这些名为尖状物的振荡气流源于太阳光球层(太阳大气层里发光的一层)磁场和等离子体波渗透进入邻接的色球层,它们可以沿着作为能量导体的磁通管向外移动。“这个过程可以比作满是岩石的沙滩上的一个喷水孔,无止境的海浪波涛将海水喷射至空中,”杨尔车谢解释道。

  当对流区,也就是光球层下方将太阳内部能量传递至表面的区域,产生了强烈的磁场, 就会形成太阳黑子。在太阳表面,磁场集中成一束一束的,防止炙热的上升的等离子体到达表面。这种能量不足会导致磁场束冷却至比周围环境还要低1000度的温度。因此它们看起来比周围更炙热更明亮的背景更暗。

  “但是磁场并不是一整块庞然大物,在本影区有开口,等离子体可以喷射出来,就像火山岩浆喷发一样。这些柱状物创造了一个明亮接近圆形的斑块,名为本影点(umbral dots)。” 杨尔车谢表示。“太阳黑子是非常黑暗的,它们具有强烈的磁场,因此开口也较少。”

  紧凑的快速变化的太阳黑子群在它们的磁场系统里创造了张力,它们在某个时候会喷发以缓解这种压力。正是这些喷发导致地球磁气圈产生密集的“空间天气”事件,影响了通信、输电线路和导航系统。

  “在利用世界上最大的太阳望远镜获得高分辨率图片之前,我们根本不知道本影里发生了什么。这些数据为我们揭示了其内部动态性的前所未有的细节,本影的本质类似于我们观察到的太阳的其他部分。” 杨尔车谢说道。“日益增多的证据表明这些动态性事件是冕环加热的主要原因,后者在紫外线图片里表面为从太阳表面喷射出的明亮磁场结构。这是我们要解决的一个太阳谜题。”

  自2009年开始运营以来,大熊湖天文观测台的NST为科学家们提供了近距离观察太阳黑子本影的机会。它还让科学家们可以测量色球光谱线的形状,从而可以了解太阳的状况。

  “这些测量为我们提供了我们观察的等离子体元素的速度、温度和压力,以及太阳磁场的强度和方向的信息,” 杨尔车谢说道。“因此我们发现那些振荡气流是由色球冲击波产生的,后者是磁场和等离子体的唐突波动,这些波动沿着相同的磁场通道持续推动等离子体。”这项研究被发表在2014年的期刊《天体物理学》上。

  在发表在2015年《天体物理学》期刊上的第二篇文章里,杨尔车谢展示了另外一组NST观测结果,后者进一步密切关注了太阳黑子振荡,这些每隔三分钟发生一次的振荡被认为产生了明亮的本影闪光,后者是冲击波加热的等离子体发射。

  NST每隔10秒钟拍摄一张太阳的快照,这些快照被拼接形成一段视频解释快速进化的小型爆炸、等离子体流动和磁场移动。“我们能够获得异常清晰的这些闪光的照片,这使得我们可以跟踪本影内部这些闪光的发展,” 杨尔车谢说道。之前研究人员认为整个本影里这些闪光是随机分布散射的,但他们发现事实上这些闪光的位置并非随机的。它们会形成所谓的太阳黑子本影亮桥,后者是太阳黑子磁场的巨大开口,往往将一个本影分成两个甚至多个部分。

  “更重要的是,我们发现本影闪光线似乎出现在亮桥面朝太阳黑子中央的那一面,” 杨尔车谢补充说道。“这项发现意义重要,因为它暗示了太阳黑子振荡可能是由位于本影下方的一个能量源驱动的。已经有计算机仿真似乎重现了我们观察到的现象,这真是鼓舞人心。我们作为一个团体终于能够直接对比观测结果和最先进的仿真结果,这是在我们领域向前继续发展的关键。”
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本文标签: 太阳望远镜 ,太阳黑子
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