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天文学家揭示了日冕的磁场

  • 科学
  • 2020-06-06 10:31:57
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当世界一直在处理大流行时,夏威夷大学天文研究所(IfA)的研究人员一直在努力研究太阳日冕,这是太阳的最外层大气,它扩展到行星际空间。从太阳表面辐射出的带电粒子流称为太阳风,并且会膨胀以填充整个太阳系。

日冕的性质是太阳复杂磁场的结果,该磁场在太阳内部产生并向外延伸。IfA研究生Benjamin Boe于6月3日在《天体物理学杂志》上发表了一项新研究,该研究使用日全食观测来测量日冕磁场的形状,具有比以前更高的空间分辨率和更大的面积。

在日全食期间,最容易看到日冕-月球直接位于地球和太阳之间,从而遮挡了太阳的明亮表面。近几十年来的重大技术进步已将许多重点转移到了从地面无法到达的光波长的太空观测,或者转向了大型地面望远镜,例如毛伊岛的Daniel K. Inouye太阳望远镜。尽管取得了这些进步,但仅在日全食期间才能研究电晕的某些方面。

这就是为什么Boe的顾问和日冕研究专家Shadia Habbal带领一群日食追逐者在日食期间进行科学观测超过20年的原因。所谓的“太阳风夏尔巴协作”追逐日全食,在飞机,直升机,汽车甚至马匹上运送敏感的科学仪器,以到达最佳位置。这些日蚀观测结果在揭示定义电晕的物理过程的一些秘密方面取得了突破。

Boe解释说:“已经有超过一个世纪的时间观测到日冕与日全食,但是从未有过使用日食图像来量化其磁场结构的信息,” Boe解释说,“我知道通过应用这种方法可以提取更多的信息日食数据的现代图像处理技术。” Boe使用自动追踪方法追踪了电晕中磁场线的分布模式,该方法适用于过去二十年来14次日蚀期间拍摄的电晕图像。这些数据提供了研究太阳在两个11年的磁循环中日冕变化的机会。

Boe发现日冕磁场线的图案高度结构化,其结构的尺寸可缩小至用于观测的摄像机的分辨率极限。他还看到了模式随时间变化。为了量化这些变化,Boe测量了相对于太阳表面的磁场角。

在太阳活动最少的时期,日冕的磁场几乎直接从赤道和两极附近的太阳发出,而在中纬度以各种角度射出。另一方面,在太阳活动最大的时期,日冕磁场的组织性要差得多,而径向则要大得多。

Boe指出:“我们知道太阳周期会发生变化,但我们从未想到日冕磁场的扩展和结构。未来的模型将必须解释这些特征,以便充分理解日冕磁场。”

这些结果挑战了日冕模型中使用的当前假设,这些假设通常假设日冕磁场的径向半径超过2.5太阳半径。相反,这项工作发现日冕场对于至少四个太阳半径通常是非径向的。

这项工作在太阳能研究的其他领域具有进一步的意义,包括太阳风的形成,这会影响地球的磁场并可能对地面产生影响,例如停电。

“这些结果对太阳风的形成特别的兴趣。这表明,对于如何将形成模型的主导思想太阳风是不完整的,所以我们的预测和防范空间天气可以提高能力,”京东方称。

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