天文學(xué)家終于揭開太陽(yáng)日冕磁場(chǎng)，而且大小至少有4個(gè)太陽(yáng)半徑！

天文學(xué)家一直在努力研究太陽(yáng)的日冕，日冕是太陽(yáng)最外層的大氣，可以擴(kuò)展到星際空間。這種從太陽(yáng)表面輻射的帶電粒子流被稱為太陽(yáng)風(fēng)，并擴(kuò)展到充滿整個(gè)太陽(yáng)系。日冕性質(zhì)是太陽(yáng)復(fù)雜磁場(chǎng)的結(jié)果，磁場(chǎng)在太陽(yáng)內(nèi)部產(chǎn)生并向外延伸?，F(xiàn)在天文學(xué)家在《天體物理學(xué)》期刊上發(fā)表了一項(xiàng)新研究，利用日全食觀測(cè)來(lái)測(cè)量日冕磁場(chǎng)的形狀。

空間分辨率比以往任何時(shí)候都要高，面積也比以往任何時(shí)候都大。日全食期間最容易看到日冕，當(dāng)時(shí)月球正好位于地球和太陽(yáng)之間，擋住了太陽(yáng)明亮的表面。近幾十年來(lái)的重大技術(shù)進(jìn)步，已將大部分重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到地面無(wú)法探測(cè)到的波長(zhǎng)天基觀測(cè)上，或轉(zhuǎn)移到大型地面望遠(yuǎn)鏡上，如毛伊島上的丹尼爾·K·井上太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡。盡管取得了這些進(jìn)展，但日冕的某些方面只能在日全食期間進(jìn)行研究。這就是為什么日冕研究專家沙迪亞·哈巴爾(Shadia Habbal)20多年來(lái)：

一直帶領(lǐng)一群日食追逐者在日食期間進(jìn)行科學(xué)觀測(cè)的原因。所謂的“太陽(yáng)風(fēng)夏爾巴人”環(huán)游全球追逐日全食，用飛機(jī)、直升機(jī)、汽車甚至馬匹運(yùn)送敏感的科學(xué)儀器到達(dá)最佳位置。這些日食觀測(cè)在揭開定義日冕的物理過(guò)程一些秘密方面取得了突破性進(jìn)展。日全食觀測(cè)日冕已經(jīng)有一個(gè)多世紀(jì)的歷史了，但在此之前，日食圖像從未被用來(lái)量化其磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)。研究人員通過(guò)將現(xiàn)代圖像處理技術(shù)應(yīng)用于日食數(shù)據(jù)，將有可能提取更多的信息。

使用一種自動(dòng)追蹤方法，追蹤了日冕中磁力線的分布模式，該方法適用于過(guò)去20年中14次日食期間拍攝的日冕圖像。這一數(shù)據(jù)為研究太陽(yáng)兩個(gè)11年磁周期中日冕的變化提供了機(jī)會(huì)。研究發(fā)現(xiàn)，日冕磁力線圖案是高度結(jié)構(gòu)化的，從尺寸尺度上可以看到的結(jié)構(gòu)，一直到用于觀測(cè)的相機(jī)的分辨率極限，同時(shí)還看到模式隨著時(shí)間的推移而變化。為了量化這些變化，研究人員測(cè)量了相對(duì)于太陽(yáng)表面的磁場(chǎng)角度。

在太陽(yáng)活動(dòng)最少的時(shí)期，日冕場(chǎng)幾乎直接從赤道和兩極附近的太陽(yáng)發(fā)出，而在中緯度則以不同的角度發(fā)出。另一方面，在太陽(yáng)活動(dòng)高峰期，日冕磁場(chǎng)的組織性要差得多，而且更具輻射性。知道太陽(yáng)周期會(huì)有變化，但從未預(yù)料到日冕磁場(chǎng)會(huì)有多大的延伸和結(jié)構(gòu)。未來(lái)的模型將不得不解釋這些特征，以便完全理解日冕磁場(chǎng)。這些結(jié)果挑戰(zhàn)了當(dāng)前日冕建模中使用的假設(shè)，這些假設(shè)通常假設(shè)日冕磁場(chǎng)的徑向半徑超過(guò)2.5個(gè)太陽(yáng)半徑。

相反，新研究發(fā)現(xiàn)，日冕場(chǎng)通常是非徑向的，至少有4個(gè)太陽(yáng)半徑。這項(xiàng)研究對(duì)太陽(yáng)研究的其他領(lǐng)域有進(jìn)一步影響，包括太陽(yáng)風(fēng)的形成，太陽(yáng)風(fēng)影響地球磁場(chǎng)，并可能對(duì)地面產(chǎn)生影響，如停電。這些結(jié)果對(duì)太陽(yáng)風(fēng)的形成特別有用，它表明，關(guān)于如何對(duì)太陽(yáng)風(fēng)的形成進(jìn)行建模的主導(dǎo)思想并不完整，因此我們預(yù)測(cè)和防御空間天氣的能力可以提高。研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在計(jì)劃下一次日食探險(xiǎn)，下一次定于今年12月在南美進(jìn)行。

博科園｜研究/來(lái)自：夏威夷大學(xué)馬諾阿分校

研究發(fā)表期刊《天體物理學(xué)》

DOI: 10.3847/1538-4357/ab8ae6