太陽有一個由等離子體組成的周期間歇泉

超弦 發佈 2020-03-17T01:35:05+00:00

研究人員發現,在大約一半的時間裡,太陽黑子會聚集,一半的時間裡,太陽黑子會消失,在太陽黑子的同一地點發生,導致同一間歇泉的不同爆發。

太陽,占據著太陽系99%質量的核心所在,給予我們光和熱的巨大天體。但是一旦你靠近太陽,它的炎熱會直接蒸發一切。實際上,太陽是一個翻滾、沸騰的等離子體球,不斷地翻滾、翻轉,太陽的物態、運動和演變都與磁場密切相關。我們知道,太陽也有磁場,太陽表面的磁場就像一股股磁場線在太陽表面纏繞、斷裂,釋放出巨大的能量。太陽黑子是一種特殊的太陽現象,它能夠孕育間歇泉,也就是反覆噴發活動的場所。幾十年來,這些太陽間歇泉的起源一直是個謎,但新的研究開始揭示這些痙攣性現象。

太陽的磁場

太陽擁有太陽系中最強烈的磁化環境,這種強度是由恆星內部的兩套運動引起的。首先,太陽內核附近的熱等離子體上升(就像房間裡的熱空氣上升一樣)到表面,在那裡它與外層空間真空中令人麻木的寒冷完全相反。一旦冷卻,這些等離子體就會變得更密集,並潛回到核心,準備重新開始這一過程。

另一種運動是太陽自身的旋轉。由於太陽不是像地球那樣的固體,不同的部分以不同的速度旋轉,而赤道的等離子體比兩極的物質旋轉得更快。這種向內-向外的攪動和旋轉差異引起的扭轉的組合可以顯著地放大磁場,並將它們聚集成純磁能的扭轉繩。當這些「繩子」的張力過大時,磁場線就會斷裂,以x射線的形式釋放能量,在某些情況下,當太陽自身的大塊被拋入太空時,會產生動能劇變。

連接和重新連接

太陽黑子是磁場活動特彆強烈的區域,黑子是太陽表面可以看到的最突出的現象。一個中等大小的黑子大概和地球的大小差不多。在這些地方,糾纏在一起的磁場線穿透了太陽表面。在那裡,磁力可以阻止氣體到達地表。由於無法參與通常的內外對流鏈,這些地點的溫度降低了幾千度,在我們看來,它們就像是太陽表面上的黑色斑點。

但是太陽黑子本身是非常混亂的。在太陽黑子內部,極端的磁場就像暴風雨中一隻手壓在海水上一樣,推動著狂暴的太陽等離子體。這些事件是如此極端,以至於太陽黑子的一些區域在遠離太陽表面的地方發射出等離子體,不過這一活動需要大量的能量和相當集中的磁力。

有趣的是,有時太陽黑子附近的區域能夠有規律地發射多個噴射流,類似於在黃石國家公園發現的「老忠實」間歇泉(但溫度要高几千度,而且涉及到等離子,而不是蒸汽)。

長期以來,對於太陽天體物理學家來說,在如此動盪、混亂的環境中,這種規律性活動的來源一直是個謎,現在出現了兩種主要的思想流派來解釋這些現象。

根據一種觀點,等離子間歇泉的出現是由於太陽黑子周圍的環境突然被過量的磁能所破壞,從而導致了噴射的形成。然後,之前存在的磁場模式試圖重新發揮作用,暫時壓制住錯誤的磁場活動,直到再次被不斷的來回運動淹沒,從而導致有規律的、重複的噴射流的形成。

在另一種思想流派中,與其說這是一場磁力意志的較量,不如說這是一個幸運的機會。在所有混亂的磁場活動中,偶爾會有幾束磁場向相反的方向移動,交叉路徑,並在一個特定的點上完美地相互抵消。在沒有任何東西支撐的情況下,下面的等離子體會爆炸,向外噴射,遠離太陽表面。

一個複雜的關係

這兩種解釋似乎都是完全可信的,多年來,兩種解釋都獲得了支持它們的證據。但是最近發表在《天體物理學雜誌》(Astrophysical Journal)上的一篇新論文稱,答案不在於其中一個方向,而在於兩個方向。

通過檢查一系列10間歇泉,發芽的24小時內,該研究的作者能夠檢查詳細的太陽表面的磁結構在爆炸的累積活動,比較他們看到什麼變化和動盪的磁場的預測場景和「出現」「取消」的場景。

如果研究人員發現某一特定地點的磁場正在積聚,就會出現「湧現」的情況。在這種情況下,他們將看到活動的出現,導致噴流的發射。

如果研究人員在發射前看到磁性結構朝相反的方向移動,就會發生「取消」的情況,這表明取消起了主要作用。研究人員發現,在大約一半的時間裡,太陽黑子會聚集,一半的時間裡,太陽黑子會消失,在太陽黑子的同一地點發生,導致同一間歇泉的不同爆發。

通常情況下,當自然有兩個令人信服的選擇時,它會選擇……兩個都選。


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