在暗中严寒的太空中,若是不是“熊熊熄灭”的太阳带来光以及暖,地球将是一片死寂。
可是,性情暴烈的太阳,时时时也会给咱们制造一点小贫苦,太阳年夜气的局部区域会在短期内开释年夜量能量,也就是咱们常说的太阳耀斑。
太阳耀斑不仅会引发其局部区域瞬时加暖,还会向外发射各类电磁辐射,并陪伴粒子辐射的忽然加强,从而影响地球的通讯、导航乃至航空航天。
中国迷信院紫金山天文台研究职员与海内同业互助,操纵美国太阳能源学天文台(SDO)卫星搭载的年夜气成像仪(AIA)以及日震磁像仪(HMI)的多波段观测数据,具体研究了2015年10月16日在编号12434的勾当区产生的一个M级环形耀斑,发明耀斑所在区域以及四周并无较着的暗化,却在间隔该耀斑约18万公里的安好区泛起了遥端日冕暗化征象。近日,该研究效果颁发于《天文与天体物理》杂志。
关于环形耀斑迷信家知之甚少,而对付环形耀斑与日冕暗化瓜葛的研究也很是短缺。这二者同时泛起,引起了迷信界的存眷。耀斑与其余太阳年夜气征象之间是否还存在其余联系关系?日冕区域暗化象征着甚么?年夜面积暗化区域物资去处哪里?
激烈的能量开释进程
太阳望起来就像一颗刺目的年夜火球。天文千里镜出生后,迷信家们才可以逐渐起头研究太阳收回的光,研究太阳概况黑子,并在日蚀时代察看日冕。
直到1859年,英国天文快乐喜爱者理查德·卡林顿在察看太阳时,跟踪一个庞大的太阳黑子,他观测到一个前所未见的征象:一个“白光耀斑”,强烈豁亮,在整个黑子中挪动了年夜约5分钟,然后彻底消散。
这是人类第一次观测到太阳耀斑。之以是称之为耀斑,是由于它们望下来是一些很是亮光的区域,其温度高达上万万摄氏度,最长延续几个小时。
“太阳耀斑是产生在太阳年夜气局部区域,凡是是黑子周围勾当区的一种激烈能量开释进程,是太阳年夜气勾当的首要情势之一。”中国迷信院紫金山天文台副研究员张擎旻奉告科技日报记者。
耀斑的能量至关惊人,一个耀斑所开释的总能量可达约1022—1025焦耳,至关于1.5亿至1500亿颗广岛原枪弹同时爆炸开释的能量。耀斑的能量源自太阳概况堆集的磁场自由能,在短期内这些能量经由过程一种鸣做磁场重联的机制疾速转换为等离子体的暖能、动能和辐射能,并发生年夜量高能粒子。
如今,迷信家已经经可以经由过程高空以及空间的年夜型太阳千里镜在射电、红外、可见光、紫内线,乃至是伽马射线等全波段观测到耀斑。
今朝人们观测到的、形态比力规则的耀斑包含两类,一种是双带耀斑,这是最多见、研究最成熟的一类耀斑,它们在太阳低层年夜气显现两条近似平行的亮带,在日冕中显现出拱形暖环;另外一种是环形耀斑,是美国太阳过渡区与日冕探测器发明的一种特殊耀斑,凡是由一个圆形或者卵形亮带以及外部致密的亮带构成。
各种勾当彼此联系关系
对付太阳来讲,耀斑其实不是伶仃存在的,太阳年夜气中的各种勾当彼此之间有着紧密亲密接洽。好比,太阳黑子开释其磁能量时发生耀斑,而耀斑去去与日冕瓜葛紧密亲密。
统计研究评释,能量越年夜的耀斑越容易陪伴太阳概况的另一类暴发勾当——日冕物资抛射(CME)。望文生义,日冕物资抛射就是指日冕在很短的时间外向行星际空间抛射年夜量磁化等离子体的进程。这些等离子体的品质可达百亿吨,最高速率可达3000公里/秒。
是以,迷信家将那些陪伴着CME的耀斑,称为暴发耀斑,没有CME陪伴产生的耀斑称为约束耀斑。这也直观地表现了耀斑的能量年夜小。实在,耀斑以及CME都是太阳概况最激烈、能量最高的暴发勾当,也是发生灾害性空间气候的首要泉源。
耀斑以及CME发生的高能辐射和磁化等离子体颠末远程跋涉,达到地球四周时,对地球周围磁场及电离层发生强烈扰动,入而对航天器、通讯、导航等发生影响。
日冕暗化,也是与太阳耀斑暴发或者者CME相干的另外一种年夜标准勾当。
据观测,日冕暗化体现为局部日冕在极紫外以及软X射线波段辐射的疾速变暗缓和慢归升,整个进程可延续几小时到十几小时。日冕暗化的区域先疾速扩大然后迟缓紧缩,最年夜面积可达数万平方兆米。
“日冕暗化次要是由耀斑以及CME致使的密度下降引发的,是以咱们可以凭据日冕暗化的光谱变革,年夜体预算CME带走的物资。”张擎旻先容说。
迷信家认为,研究日冕暗化对付空间气候预警以及预告有必定的引导意义,但今朝关于环形耀斑与日冕暗化瓜葛的研究还很是短缺。
或者因区域物资密度下降
在这次研究中,迷信家发明,耀斑与遥端日冕暗化区域由年夜标准闭合磁力线相毗连,证实两者有着慎密接洽。
据专家先容,这个遥端日冕暗化的变革进程年夜致分三个阶段:起首,在耀斑硬X射线达到峰值前数分钟,泛起强劲的暗化;之后,长而窄的遥端日冕暗化产生了,在几近一切极紫外波段均可以察看到,而耀斑区域自己并无较着变革。随后,年夜面积的暗化慢慢向西北标的目的延长,面积迟缓增长,部门暗化区域最年夜相对于亮度下降90%;最初,暗化面积逐渐放大。
经由过程预算,整个演化进程延续约8小时。同时,此次遥端日冕暗化的特征,好比面积、亮度、延续时间等,与CME引发的暗化很接近。
“这一次的发明与以去的观测都不太同样,很难用现有实践做出完善诠释。”张擎旻认为,遥方日冕变暗的缘由,推测多是这些区域物资密度下降,而非温度变革。
在此之后,科研职员又找到了几个雷同事务,阐明这类征象并不是个例。
可是,为何耀斑会引发太阳年夜气变革?消散的物资又往了哪里?如今仍是未解之谜。
不管是耀斑仍是CME,城市对地球形成庞大影响。无理查德·卡林稽首次观测到耀斑年夜约18小时后,地球上泛起了有记实以来最年夜的地磁风暴;世界各地都观测到极光;在古巴、夏威夷等赤道四周区域,人们将望到的极光称为“绿色窗帘”;电报机在断开毗连的环境下,由于感应电流而引发触动。
若是今天产生如许的事务,年夜量电力以及电子根本举措措施将蒙受扑灭性的冲击,形成丧失可能高达数万亿美元。
想要正确预告并减轻空间气候事务酿成的损害,方式只有一个——搞清晰太阳概况事实产生了甚么,而这项研究为咱们可以或许更多地领会这个脾性不太好的邻人,又向前迈入了一步。