太阳接连爆发强耀斑,还有大量未解之谜

2024-06-19 08:52
文萃报·周五版 2024年20期
关键词:耀斑太阳黑子日冕

5月以来太阳表面最活跃的区域已产生多次M级和X级耀斑,由此导致的日冕物质于5月10日晚至5月11日初抵达地球。

11年的周期到底是什么原因引起的

太阳黑子数增多时,太阳表面上其他各种活动现象(如光斑、谱斑、日珥、暗条、耀斑以及日冕物质抛射等)也增强,黑子数可以代表某一时期太阳活动的整体水平。自1700年以来的观测数据表明,太阳黑子的平均周期为11.1年,最短为9年,最长为13.6年。在太阳活动周期开始时,太阳黑子往往首先出现在中纬度地区,随着太阳周期的继续,它们越来越靠近赤道。但到底太阳活动为什么会以11年为周期?科学界并没有公认的结论。

日冕如何贮藏那么多热量

太阳的能源来自太阳内部进行的核聚变反应。由于太阳的核心物质的密集以及太阳尺度非常大,所以在日核产生的能量需要经历无数次的吸收和再发射,经过数十万年才能到达太阳表面。太阳大气层结构由内到外可分为光球层、色球层和日冕。其中最外层的日冕位于太阳表面上方,距产生热源的日核最远,但它的温度可能高达100万摄氏度,远高于色球层的平均6000摄氏度,为何会出现这种情况?这是笼罩在太阳头上的一层“神秘面纱”。美国新墨西哥州立大学太阳物理学家杰森·杰基维茨说,太阳表面提供了足够多的能量,使日冕保持高温,但这种加热需要能量以某种方式沉积在日冕区域,然而,外层日冕本身非常脆弱,科学家一直对日冕如何贮藏这么多热量感到困惑不已。

其次,太阳黑子、耀斑、日冕物质抛射等各种太阳爆发活动都与太阳磁场有关。但太阳磁场到底是怎么来的,目前也没有定论。科学家猜测,太阳磁场可能与太阳内部的等离子体运动有关。杰基维茨表示,太阳是气态天体,不像地球这种固态天体那样以相同的固定速度旋转。太阳赤道大约每25天旋转一次,极地每30至32天旋转一次。太阳表面之下的不同层也以不同速度旋转。杰基维茨说,太阳表面之下约5万公里的地方旋转速度比表面快,但如果进入太阳再深入一点的地方,旋转速度会再次减慢。

太阳的确切成分也有待研究

杰基维茨表示,太阳是银河系内千亿颗恒星以及其他星系内数万亿颗恒星的参考。“我们知道构成太阳的所有元素,但我们不知道它们的相对丰度,因此太阳的化学成分仍存在争议。这是很难测量的——即使对距离我们最近的恒星来说也是如此。”他总结说:“公平地说,我们非常了解太阳的质量、年龄、大小和总辐照度。我们知道它是如何演化成今天的‘模样,也知道它未来的命运。但我们对它的深层内部结构、磁场、周期变化和狂暴的喷射事件仍然知之甚少。”

开始推进太阳探测卫星

美国2018年发射了“帕克”太阳探测器,凭借专门设计的隔热罩,它于2021年成功穿过太阳外层大气,并对其进行了粒子和磁场采样,这也是人类探测器首次成功进入太阳大气。按照计划,“帕克”太阳探测器还将于今年12月逼近至距离太阳表面约616万公里处的极限距离。欧空局2020年发射的“太阳轨道飞行器”将借助金星和地球引力“荡出”地球等行星绕太阳公转的黄道面,首次从“上方”俯视太阳两极,这里是太阳磁场产生的关键区域,对精确建模以预测空间天气至关重要,进而有望破解太阳活动11年周期之谜。中国于2021年10月14日发射了我国首颗探日卫星“羲和”号,并已取得了一系列成果。目前“羲和二号”日地L5太阳探测工程也正在论证中。

(摘自《环球时报》)

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