噴薄而出的太陽風,爆發的太陽耀斑,你可了解這些神奇的太陽現象

2020-12-04 天文在線

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氫原子核聚變形成氦原子是為太陽的核心提供能量的過程,這一過程產生的龐大的熱量,以至於太陽上的物質不是以固體,液體或氣體的狀態存在,而是物質的第四種狀態,大多數人對此都不熟悉:等離子態。在太陽熾熱大氣中,正負微粒的組合體——即日冕(拉丁語中的「皇冠」),受到熱量的激發,粒子流不斷從日冕層飛逸,甚至連太陽所有引力的力量都無法束縛它們。

圖解: 太陽耀斑,太陽的大氣,日冕,飛逸到太空中

(圖片來源:美國宇航局戈達德太空飛行中心/維基共享資源)

絕美的日落中,太陽似乎平靜而沉默,但它實際上幾乎連續不斷地猛烈地噴射著巨大的等離子熱雲。在行進一定距離後,等離子體變得更像氣體。這種氣體的溫度高達100萬攝氏度,以每秒數百公裡的速度向外噴薄而出,衝擊著影響範圍內的行星和彗星。我們將這些陣風稱為太陽風。

產生太陽風的原因是什麼?

坦白說,我們不太確定。六十年來,這個謎團一直困擾著宇宙學家。我們知道太陽風的突然爆發是由變化莫測的太陽磁場引起的,但它的磁場無比複雜,我們無法完全理解它的演化和行為。根據太陽物理學家克雷格·德福雷斯特(Craig DeForest)的觀點,等離子體變得像氣體一樣的原因在於,當等離子體越來越遠離其源頭時,其磁場強度降低,並且它開始表現得像氣體,而不是磁性結構的等離子體。

然而,太陽風到達地球的影響十分有意思。強大的太陽風使衛星和全球定位系統陷入混亂,導使得它們產生錯誤的結果:信號通常會偏離數十米。大部分太陽風的等離子體被地球的磁場所偏轉,但時常,離子滲入並與地球的電離層相互作用形成極光:北極天空中閃爍的弧光,通常被稱為北極光。

圖解:北極光-圖片來源:Pixabay

通過偏轉粒子,磁場保護大氣層和我們免受毀滅性的輻射。無論是彗星向太陽移動還是遠離太陽,太陽風都會將慧尾推開,使其慧尾始終遠離太陽。類似地,當一顆行星沒有磁場時,它的大氣就被剝離了,太陽風掠過會帶著構成大氣層的粒子離開。由於某種未知的原因,火星之後不再產生磁場,太陽風剝離了其大氣層,從那時起,它的表面就暴露在太陽風的衝擊之中。

區別

人們不能將太陽風與太陽耀斑或日冕物質拋射(CME)混淆。根據美國國家航空航天局定義,太陽耀斑是「與太陽黑子相關的磁能釋放引起的強烈輻射爆發。」如果你認為太陽風是毀滅性的,那麼太陽耀斑的爆炸則相當於一億枚氫彈的強度,使其成為我們太陽系中最強大的爆炸。太陽耀斑通過太陽大氣層上出現的亮點來識別

圖解:亮眼的太陽耀斑-圖片來源:美國航天航空局

耀斑的位置在太陽黑子上,太陽黑子是太陽表面的一個黑暗區域,它擁有一個不穩定的磁場。人們觀察到太陽黑子隨太陽表面一起旋轉並且可以像地球一樣大。儘管太陽黑子是像太陽風那樣高強度的爆炸,它對我們沒有太大的影響,因為它釋放的物質會逐漸擴散而變得更稀疏,然後地球的磁場保護著我們,免受這種太陽現象的暴怒。但地球磁場卻經常無法保護我們免受日冕物質拋射的影響。

日冕物質拋射(CME)是來自電暈或太陽大氣外層的數十億噸等離子體的非常劇烈的突然噴射。日冕由存在於複雜的環路中的極其強大的磁場構成。當環路扭曲並重新連接或「短路」時(通常發生在太陽黑子上方),會釋放出大量的焦化等離子體和非常大量的磁能,這些能量可將物質加速到每小時數百萬公裡。

圖解:太陽磁場-太陽的磁場是難以形容的複雜。(圖片來源:NH2501/維基共享資源)

與閃耀期間釋放的物質不同,日冕物質拋射非常密集,不會被偏轉,而是刺穿地球的磁場並刺激地磁風暴 - 這種幹擾非常強烈你,不僅會破壞星載衛星,還會損壞地球表面上的電子設備。地球表面。經歷一次打擊後,不幸地,地球的磁場被削弱持續6-12個小時,在此期間,地球陽光照射的一側遭遇停電、無線電阻塞,極光激烈地閃爍長達幾個小時!磁場可能需要幾天才能完全恢復。

無論是太陽風,太陽耀斑還是日冕物質拋射,每種現象都與太陽的磁場密切相關,這一奇怪現象仍然是當前研究的重要課題。通過勇敢、冒險的探測和全面模擬收集的大量嚴格的數據將最終使我們能夠探清一些奇怪的矛盾,例如逃逸太陽的速度須超過600km / s,構成太陽風的粒子如何以145km / s的速度就能擺脫太陽的引力?他們從哪裡獲得額外的能量?為什麼太陽的大氣層比它的核心更熱?在邏輯上它應該是核心更熱的。完全理解我們的恆星還尚未實現。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3.sciabc-Charmy

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