揭开太阳异常高温之谜!中国科学家找到一个“小偷”

近日,中国科学院云南天文台在《天体物理学期刊》上发表了最新研究成果,描绘了太阳高层大气(日冕和色球层)反常加热的完整物理图像。

太阳日冕的反常加热高温是现代天文学八个难题之一,而色球层的反常加热是太阳物理的谜团之一,它们都导致了异常高温,也就是太阳上层大气距离太阳越远,温度反而越高。

对此虽然有一些理论猜测,但太阳高层大气整体如何被加热,仍然没有一个完整的物理图像。

本次研究采用从结果到原因的逆向思维,先研究高层大气的特征,然后确定与各类磁场(原因)的关联。

研究将全日面高层大气视为已经被反常加热后的整体,因为它们一直长期保持着反常的高温,因此必需且最合适的研究方式是分析长时间序列的全日面观测。

此外,本研究首次通过分析长时间序列的Ca II K线全日面综合图,以及长时间序列的全日面的日冕绿线强度图,明确地回答了它们如何被反常加热的问题。

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研究人员发现,在太阳色球层中相对平静的区域,热量的主要来源是交织成网状的磁场,这种磁场结构能有效地阻止带电粒子、热能以及某些波从色球层顶部向外逃逸,而太阳色球层中相对活跃的蝶形区域,既会从活跃区和瞬现区的磁场中汲取热量,还会汲取这些磁场在日冕中产生的下行能量。

根据研究,整个色球被磁场加热的完整图像是:

宁静色球主要由网络场加热,它们的冠层结构磁位形在很大程度上阻止了带电粒子、热能和一些波从色球层顶部逃逸;

呈蝴蝶图状的活动色球由活动区磁场和瞬现区磁场加热,以及由它们在日冕中产生的能量向下传播加热,瞬现区磁场对活动色球加热的贡献明显大于活动区磁场;

宁静色球的加热是整个色球加热的主体。