首个日冕“篝火”理论模型提出 或将解开困扰科学界数十年的难题|总编辑圈点

2021-04-29 01:00:00 来源: 科技日报 作者: 刘霞

科技日报记者 刘霞

据欧洲空间局官网和美国《科学》杂志网站27日报道,中国和德国科学家携手,通过计算机数值模拟,提出了日冕“篝火”首个理论模型。该模型不仅揭示了这些“篝火”是如何被点燃的,还表明这些“篝火”可能对高温日冕的形成有重要作用。

去年,欧洲空间局的太阳轨道器飞船携带的极紫外成像仪发现,宁静日冕中存在大量小尺度瞬时增亮现象,这些亮点看起来就像“篝火”,遍布日冕。欧洲科学家经过分析后发现,这些“篝火”出现在太阳表面以上几千公里的地方,此处的气体被加热到几百万摄氏度。

那么,这些“篝火”是如何形成并被点燃的呢?

近日,来自北京大学的博士研究生陈亚杰、田晖教授与德国马普学会科学家携手,通过计算机模拟深入研究了这些“篝火”背后的物理过程,并在此基础上提出了首个日冕“篝火”的理论模型。

该模型认为,这些在日冕中新发现的很小且微弱的现象,是通过名为“分量磁重联”的物理过程所产生。这一过程发生后,磁场中的能量被释放出来,加热了局部日冕大气,形成“篝火”。他们还发现,这些“篝火”释放的能量与日冕加热所需能量相当,表明其对高温日冕的形成可能有重要作用,有助科学家进一步揭示“日冕加热”难题。

陈亚杰解释说,太阳大气的底部温度约为5500℃,但最外层大气日冕却维持百万摄氏度的高温。日冕中的高温是如何产生并维持的?这是困扰太阳物理学界数十年的“日冕加热”难题,也是当代天文和空间科学领域最主要的未解之谜之一。

田晖指出:“2020年以来,国内外新一代太阳观测设备陆续投入或即将投入使用,未来几年里,基于这些设备能够提供的更多高质量观测数据,并结合当前最先进的计算机数值模型,我们对日冕加热这一难题的理解将得到极大提升。”

最新研究得到了国家自然科学基金委等的支持。

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太阳日冕的温度大约是其下各层温度的300倍,这一现象的成因长期困扰着科学家。我们都知道太阳耀斑可以引起地球上无线电和磁场干扰,这种太阳表面高能辐射的短暂爆发,是不是也与神秘的日冕加热有关?现在,科学家在用真正的仪器来测量这一现象,观察其物理过程,建立起了理论。无疑,这一工作仍处于早期阶段,但未来会有更多的观测数据来完善理论、验证发现,最终帮助人们更深入了解太阳活动,从而预测太空天气事件、维护地球上的基础设施。

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