日冕为何那么热?
发布时间:2012-09-24 浏览次数:

    半个多世纪以来,天文学家一直在考虑太阳的外层大气,即日冕,为什么会那么热?这里的温度超过百万,而太阳的表面(光球)温度却只有6000。日冕加热和暗物质、暗能量等问题一起被《科学》杂志列为八大现代天文谜题之一。

    近日,紫金山天文台季海生研究员和美国大熊湖天文台曹文达副教授和Goode教授利用大熊湖天文台1.6口径的太阳望远镜发现了太阳日冕加热的源区,首次发现了加热太阳外层大气的超精细通道,这一发现有望破解太阳外层大气超高温的秘密,据了解,该研究成果于近期以紫台为第一单位刊登在《天体物理学快报》杂志上,并被美国NASA报道。

谱线发现日冕高温

    当日全食发生时,我们可以看到太阳的最外层大气即日冕,季海生研究员告诉记者,在1869年科学家在日全食时对太阳日冕进行观测时,发现了一条波长为5303埃的谱线,这条谱线为绿色,俗称冕绿线。面对这条新发现的谱线,当时科学家们以为这是一个新元素的谱线,究竟是什么?科学家在地球上想像着这一新元素,却始终未果。直到1941年法国科学家艾顿将该谱线认证为铁原子13次电离后产生的谱线。也就是说,太阳最外层的大气竟然将铁原子外围13个电子给剥离了。季海生说,这一发现,说明了太阳最外层大气日冕具有百万以上的高温。而我们肉眼所能看到太阳的光球只有几千的温度,作为太阳外层大气的日冕确实非常热。

八大天文谜题之一

    季海生研究员说,我们知道太阳的能量来自太阳内部的热核反应,因而,从太阳中心一直往外,温度应该是一路降低。然而太阳的外层大气,却走了一条反常的温度分布的道路。季海生研究员解释说,太阳大气温度从光球之上的几千缓慢上升到光球之上2000公里处的几万色球温度,再从色球边缘往上陡升至百万以上的日冕温度。季海生分析说,热力第二定律说,热量从高温区流向低温区,但是在太阳的大气中,却出现了违反热力学第二定律的现象,天文专家过去一直无法解答,到底是什么原因使得热量从低温区流向高温区,而日冕的反常超高温也与暗物质、暗能量一起成为困扰天文专家的八大谜题之一。季海生研究员说,国际上重大太阳观测设备的研制无一不是以日冕加热问题作为主要的科学目标之一,有相当一批研究人员通过理论和数值模拟来提出日冕加热的机制,在过去的几十年,他们在这方面发表了上千篇科学论文,来探讨日冕加热问题。但是,观测是决定一切的,天文上比的是谁看得更清楚,为了探测太阳的难解谜题,日本2006年发射了日出卫星,美国2010年发射了太阳动力学卫星,美国刚刚投入运行1.6口径光学望远镜以及在研的4光学望远镜(2017年见光)。

滤光器看清太阳

    为了能更清楚地看清楚太阳,中美两国专家动用了全世界最厉害的太阳光学望远镜——刚刚投入运行的1.6口径光学望远镜和红外成像技术,并在观测时,为这台厉害的天眼配备了南京天文和光学技术研究所研制的最先进的1083纳米的滤光器。季海生研究员说,别小瞧了这台1083纳米的滤光器,这台小小的滤光器的特别之处就是它只允许1083纳米附近的光通过,别的波长的光均被过滤掉了。他解释说,而1083纳米谱线又好像是所谓大腕明星的经纪人,又联系群众(低温),又联系到这些所谓的明星(高温)。这个滤光器的添加能使天文专家既看到高温层次同时又看到低温层次。正是得益于此,季海生说,紫台和美国的天文专家可以首次在该波段对太阳进行高分辨率的成像并且获得了成功。

太阳密布火山出口

    通过对太阳高温层次和低温层次的观察,中美两国的专家首次发现了太阳上的超精细通道,它是一种磁流管结构,尺度只有约100公里左右。季海生研究员说,这些超细的通道无处不在,这就好像是太阳上到处布满类似地球上的火山,而这些超细通道就像是火山的出口,在这些超细通道的所在地,是对流米粒之间不断受挤压的磁场或磁流管。对流米粒很像水烧开了以后向上运动的气泡。联合美国宇航局(NASA)发射太阳动力学卫星的同时的高温观测,紫台专家和合作者发现的这些超精细通道被认证为高温物质和能量外流的超精细通道。季海生研究员说,这一发现让专家了解了加热日冕的能量来自何处,这有点像知道树的根扎在什么地方,有望解决长期困扰天文界的太阳日冕加热问题其中可能物理过程是:光球米粒不断的对流运动将磁场挤压到米粒之间,形成米粒间小尺度强磁场,米粒间小尺度强磁场中的活动产生了高温物质和能量的外流。(龙虎网讯 金陵晚报记者报道)