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究竟是哪里来的太阳风?
Release Time: 2022-12-23 17:46:53     Views:

    利用美国气象卫星(GOES)的观测数据,德国马克斯·普朗克太阳系研究所(MPS)的研究人员在解开太阳秘密方面迈出了重要一步:我们的恒星是如何将构成太阳风的粒子发射到太空的?相关研究成果为了解日冕的一个关键区域提供了一个独特视角。
    研究小组首次捕捉到一个由细长的、相互交织的等离子体结构组成的动态网状网络。结合来自其他空间探测器和大量计算机模拟的数据,一幅清晰的画面浮现出来:在细长的日冕网结构相互作用的地方,磁能被释放出来,然后粒子逃逸到太空中。
    太阳风是太阳影响最广泛的特征之一。太阳抛向太空的带电粒子流一路到达太阳系的边缘,形成了日球层,这是一个由稀薄等离子体组成的气泡,标志着太阳的影响范围。根据速度不同,太阳风被分为“快”“慢”两部分。
    快速太阳风来自于冕洞内部,速度可达每秒500多公里。慢速太阳风的来源还不太确定,但即使是慢速太阳风粒子也可以以每秒300到500公里的超音速在太空中飞驰。这种较慢的太阳风成分引发了许多问题。超过100万度的热日冕等离子体需要逃离太阳才能形成慢速太阳风——是什么机制在起作用?此外,慢速太阳风并不是均匀的,它们起源于哪里,又是如何产生的?这些都是这项新研究中涉及的问题。


太阳的大气层:中冕磁场结构的计算机模拟图。
https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2022/catching-the-dynamic-c.jpg

    在GOES的数据中,赤道附近的两个冕洞特别令研究人员感兴趣:太阳风在这里不受阻碍地从太阳流出,靠近一个高磁场强度的区域。像这样系统之间的相互作用被认为是慢速太阳风的可能源头。
    在这一区域上方,GOES数据显示,中冕的等离子体结构呈向外放射状。研究小组称它为日冕网。这张网不断地在运动:它的结构不断相互作用,并重新组合。为了更好地理解这一现象,研究人员还分析了其他空间探测器的数据。此外,利用结合了太阳遥感观测的现代计算技术,研究人员可以使用超级计算机来建立日冕中难以捉摸的磁场的三维模型。在这项研究中,研究小组使用了一个先进的磁流体力学(MHD)模型来模拟这一时间段的日冕磁场和等离子体状态。
    计算结果表明,日冕网的结构遵循磁力线。Chitta说:“我们的分析表明,中冕的磁场结构烙印在慢速太阳风上,并在加速粒子进入太空方面发挥了重要作用。”根据研究小组的新结果,中冕太阳等离子体沿着日冕网的开放磁场线流动。在磁场线交叉和相互作用的地方,能量被释放出来。
    有很多证据表明,研究人员发现了一个基本现象。Chitta说:“在太阳活动频繁的时期,冕洞经常发生在赤道附近,且靠近高磁场强度的区域。因此,我们观测到的日冕网络不太可能是一个孤立案例。”

来源 / https://phys.org/news/2022-11-complex-coronal-web-uncover-important.html 中国国家天文