一个中德科学家小组曾经确认出了太阳日冕中的磁布局,高速太阳风就是在这里发生的。操纵来自太阳辐射紫外光丈量(SUMER)光谱仪的图像和多普勒图,以及由欧洲航天局(ESA)和美国航空航天局(NASA)的天基太阳和日球层天文台(SOHO)上的迈克尔逊多普勒成像仪(MDI)供给的磁图,该小组留意到太阳风是从形似漏斗的磁场中流出的,这些磁场被固定在太阳概况附近磁网的狭小磁道上。

这些观测成果于本年颁发在《科学》杂志上。这项研究加深了我们对太阳风源磁场性质的认知,而我们曾经晓得,时辰影响着地球太空情况的太阳风,现实上是纤薄又火热的等离子流(导电性气体)。

太阳风由质子、α粒子(二次电离的氦)、重离子和电子形成,这些粒子在太阳概况的挪动速度在300到800 km/s之间。日冕源区中的重离子会释放具有必然波长的紫外辐射;当重离子飞向地球(追踪着重生太阳风),其发射的紫外光波长会变短。这种现象被称作多普勒效应,最为人熟知的例子就是一辆接近或远离察看者的警车,其警笛声在听觉上的变化。在太阳的景象中,朝向我们(也即远离太阳概况)活动的等离子体,被检测出在紫外光谱中具有蓝移。因而,操纵这个现象,能够确定太阳风流的初始位置。

太阳辐射紫外光丈量(SUMER)的紫外光谱看上去和用棱镜将白光分手成的彩虹条带雷同。但紫外光人肉眼不成见,并且无法穿透地球大气,所以通过对空间观测站SOHO上SUMMER光谱仪采集的紫外光谱进行阐发,太阳物理学家能够获得大量关于太阳的原始消息,并猜测太阳的大气温度、化学组分和分歧大气圈层的活动。

科学论文第一作者,来自北京大学地球物理系的屠传义传授说:“太阳风源区的精细磁布局仍然难以捉摸。多年来,太阳和空间物理学家不断在观测发源于日冕层中具有开放磁场线和低光密度的区域,即冕洞,的高速太阳风。然而,只要用一种新鲜的体例连系SOHO的复杂观测成果,我们才能揣度日冕洞内源的性质。日冕漏斗似乎就是高速太阳风的发源地,速度约10 km/s,高度可达20000 Km,位于光球层上方。

图2、欧洲航天局ESA和NASA的日球层天文台(SOHO)捕获到了这张图片。庞大的冕洞回旋在太阳北极的上空。图源:ESA&NASA/SOHO

屠传授说:“Ne7+离子可用作优良的热等离子流示踪剂。当高速太阳风起头从冕洞中的漏斗顶部以10 km / s的速度流出时,会表示为600000 开尔文(K)下Ne+7离子发射线的多普勒蓝移中的色斑。通过比对磁场,我们发觉这条线 Km处的开放场布局之间相关性最好。

SUMER光谱仪通过察看来自太阳北极地域大面积的紫外线辐射,细心查看了太阳风的来历。科学论文的合著者,埃卡特马什(Eckart Marsch)传授说:“明白识别源区的细致磁布局(此刻已显示为日冕漏斗)以及确定释放高度和太阳风初速度,是处理质量供给和根本加快度问题的主要步调。而此刻,我们能够集中留意力研究更深条理的等离子体前提,和发生在膨胀着的日冕漏斗及磁网窄颈中的物理过程。”

图3、三维太阳大气中的磁场布局。黑色实线暗示开放磁场线,红色的暗示封锁磁场线。由于日冕中磁场强度随高度(Z)的添加而降低,所以对于分歧的高度,色斑的规模会有所分歧。在4 Mm处插入的平面中,我们将Si II的辐射与猜测的Bz进行了比力。外形线描画了Si II辐射度80%的品级。在20.6 Mm处插入的平面中,我们将小于–7 km / s的Ne VIII多普勒频移与猜测的Bz进行了比力。暗影区域暗示Ne7+出流速度大于7 km / s的范畴。

图4、太阳大气中的磁漏斗。(A)强调开放磁场线+(暗暗影区)的相关性。(B)图示漏斗鸿沟和由相邻环抱的双极磁环限制的磁单极通量。

马什(Eckart Marsch)传授说:“ 人们认为快速的太阳风发源于光球层上方很近的电离氢原子层中,肆意给定的开放磁场线。碳离子发射线的低多普勒频移表白,在5,000 km的高度尚未发生大量的粒子外流。太阳风等离子流此刻被认为是由良多小磁环发生的等离子体供给的,这些磁环只要几千公里高,挤满了漏斗。通过磁性重连,等离子体从各个标的目的灌入漏斗,在此中可能被加快,并最终构成太阳风。”

SUMER仪器的扶植,由德国林道的马克斯普朗克太阳系研究所(原马克斯普朗克高层大气物理研究所)的克劳斯威廉博士(也是该论文的合著者)带领,法国奥赛的空间研究所、马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞翔核心和伯克利的加利福尼亚大学参与焦点工程,德国、法国、美国和瑞士国度机构供给财务支撑。SOHO是欧洲航天局(ESA)和美国国度航空航天局(NASA)之间的国际合作项目,于1995年12月在NASA的佛罗里达州肯尼迪航天核心发射,由一枚Atlas II-AS火箭运载,戈达德航天核心施行操作。

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