李木子

按說離熱源越遠，空氣就越冷。奇怪的是，太陽的情況卻并非如此。太陽表面溫度約6000攝氏度，但在距離太陽表面短短幾百公里距離內(nèi)，溫度會突然升高到100多萬攝氏度，成為太陽的大氣層，也就是日冕。

離熱源幾百公里，溫度突然升高

按說離熱源越遠，空氣就越冷。奇怪的是，太陽的情況卻并非如此。如今，新西蘭科學家可能已經(jīng)找到其中的關鍵原因。

太陽表面溫度約6000攝氏度，但在距離太陽表面短短幾百公里距離內(nèi)，溫度會突然升高到100多萬攝氏度，成為太陽的大氣層，也就是日冕。

“溫度如此之高，以至于氣體脫離了太陽的引力，成為‘太陽風，飛向太空，撞向地球和其他行星?！边@項研究的負責人、奧塔哥大學物理系喬納森·斯奎爾博士說。

研究人員從測量和理論中得知，溫度的突然升高與太陽表面磁場有關。但是，這些磁場是如何加熱氣體的目前還不清楚——這就是所謂的日冕加熱問題。

“天體物理學家對磁場能量如何轉化為熱量有幾種不同的看法，但大多數(shù)人都難以解釋觀測結果的某些方面?！彼箍鼱栒f。

流行的理論是基于湍流引起的加熱，以及一種被稱為離子回旋波的磁波引起的加熱。

斯奎爾與美國普林斯頓大學和英國牛津大學的科學家合作，發(fā)現(xiàn)上述兩個理論可以合并成一個，從而解決問題的關鍵部分。

與“螺旋屏障”奇異效應的聯(lián)系

然而，上述兩個理論都有一些問題——湍流難以解釋為什么氣體中的氫、氦和氧會變得和它們一樣熱，而電子卻出奇冷;雖然磁波理論可以解釋這一特征，但似乎太陽表面沒有足夠的波來加熱氣體。

上述研究小組利用六維超級計算機模擬日冕氣體，進而展示了這兩種理論實際上是同一過程的一部分，通過一種叫做“螺旋屏障”的奇異效應聯(lián)系在一起。

“如果我們把等離子體加熱的發(fā)生想象成水從山上流下，電子在底部被加熱，那么‘螺旋屏障就像是一個大壩，阻止水的流動并將其能量轉換為離子回旋波。通過這種方式，‘螺旋屏障將這兩個理論聯(lián)系起來，并解決了它們各自的問題?！彼箍鼱柦忉屨f。

在這項最新的研究中，研究小組在模擬中攪動磁力線，發(fā)現(xiàn)湍流產(chǎn)生了波，然后引發(fā)加熱。

斯奎爾說：“這讓我們有信心準確捕捉到日冕中的關鍵物理現(xiàn)象，這一現(xiàn)象與關于加熱機制的理論發(fā)現(xiàn)相結合，從而成為理解日冕加熱的一個有效途徑?！?/p>

太陽風對地球影響很大

斯奎爾解釋說，更多地了解太陽大氣層和太陽風非常重要，因為它們對地球有著深遠的影響。

太陽風與地球磁場相互作用產(chǎn)生的效應被稱為“空間天氣”，它會導致從極光到破壞衛(wèi)星的輻射及破壞電網(wǎng)的地磁電流等一切現(xiàn)象。從根本上說，這些都是由日冕及其磁場加熱引發(fā)的。

“也許，隨著對基礎物理學的更好理解，我們能建立更好的模型預測未來的空間天氣，進而實施保護策略，避免數(shù)十億美元的損失?！彼箍鼱栒f。（《中國科學報》 ）D59F83FD-BB1A-4987-968D-15A933D7EE84