太阳表面出现神秘波浪 速度达每秒两千公里

2011-6-20 14:41 来源: 腾讯科技
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太阳表面一角的图像

所发现的震荡波详细图解

  美国宇航局太阳动力学空间天文台太阳大气成像仪(AIA)捕捉到太阳表面出现的神秘波浪,时速达到每秒2000公里,后经过确认:这是一种在低日冕时出现的准周期震荡波,速度非常快,如果按这个速度抵达月球再返回,不仅比目前的速度快16倍,而且还有时间喝咖啡。这个准周期震荡波极有可能与日冕加热之谜、太阳耀斑的诱发以及太阳风的加速机制有密切的联系。

  针对此次观测到的低日冕准周期波,斯坦福大学助理研究员刘伟(Wei Liu)博士已经在美国天文学会太阳物理组的年会上提交,刘伟博士目前供职于位于美国加州帕罗奥多市的洛克希德马丁公司先进技术中心(ATC),下属的太阳和天体物理学实验室(LMSAL)。他的研究主要提供了在太阳低大气高度上,磁声波高速传播的直接证据。我们知道,高温等离子体会产生“涟漪效应”,这种涟漪效应就像在加热肉汁时表面出现泡沫爆裂的情形。虽然目前通过计算机模拟,建立模型以及相关理论都可以得知其是如何发生的。但是在这之前,这种准周期震荡波还没有被直接观测到,这是为什么呢?很简单,那是因为我们的观测速度还不够快。

  要进行这种对探测器以及测控要求极高的观测,太阳动力学空间天文台(SDO)代表了相当的技术高度。其搭载的太阳大气成像仪(AIA)具有非常高的时空分辨率,这也是第一次使科学家们清晰地观测到了准周期震荡波的出现过程。太阳大气成像仪以极高的灵敏度在极紫外波段上拍摄到了太阳日冕的图像,每12秒进行0.1-2秒的曝光,整个跨度大约在1100公里。此外,AIA还可以对整个太阳进行7个同步波长的观测,可以使科学家在大尺度以及大温度范围内对其进行跟踪观测。

  本次观测中的主要对象是日冕结构,日冕是太阳的最外层大气结构,厚度可波及到数百万公里,延伸至数个太阳半径。温度可达几百万摄氏度。日冕物质抛射形成一个拱门型的结构,持续时间在30到200秒,沿着磁环方向运动。通过研究,科学家发现其在空间和时间尺度以及分散关系上符合磁声波快速运动的模型。同时,参与该研究的美国天主教大学的研究人员也希望对这次观测到的准周期波进行计算机三维动画模拟再现。

  然而,根据太阳和天体物理学实验室(LMSAL)Karel Schrijver博士的观点,这种准周期波看上去似乎是一种太阳表面常见的现象,在太阳动力学空间天文台第一年的任务期间,太阳表面显得比较平静,也观测到大约十来个这种类型的波动。而这种波动的触发机制目前还在研究阶段,只能说其与太阳耀斑的发生存在密切的联系,具体表现为其具有极其相同的震动频率。

  基于以上观测,AIA首席研究员认为这次研究所观测到的现象,不仅前人不知,而且还带来越来越多的衍生问题,但是根据目前所掌握的情况推测:这种类型的准周期震荡波很可能与一些元素的产生有关,产生的过程可能主要在太阳表面附近。例如把日冕加热到几百万摄氏度,太阳表面温度只有几千度,而日冕的温度却有几百万度,其中可能就有震荡波的作用;还有加快太阳风,诱发太阳耀斑等,以及在太阳不同气层间传递能量和信息,都很可能与准周期震荡波有关。通过对其进行了直接的观测,我们能在一定程度上开始解开太阳物理学上一些谜团,了解太阳物理作用与地球间的深层次的联系。