發現在8個太陽半徑的徑向距離處,太陽風的速度超過阿爾芬速度!

2020-12-06 騰訊網

太陽微波低頻段射電III型爆發是天基和陸基儀器常規觀測到的最強無線電信號之一，它們是通過等離子體發射機制產生，當超熱電子束與周圍的等離子體相互作用時，觸發等離子體頻率(基波發射)或二次諧波(諧波發射)的無線電發射。當電子束從太陽向外傳播時，隨著周圍太陽風等離子體密度的降低，無線電輻射以逐漸降低的頻率產生。III型爆發可以在很大的經度範圍內同時探測到，其射電源徑向距離比電子密度模型預測的要大得多。

這些模糊的特性，通常歸因於電子密度不均勻性對無線電波的散射。帕克太陽探測器(PSP)太空飛行器於2018年8月發射升空，是美國國家航空航天局(NASA)探測太陽外冕的項目，主要科學目標是確定太陽日冕磁場的結構和動力學，了解太陽日冕和太陽風是如何被加熱和加速的，並確定哪些過程對太陽高能粒子有作用。一項新的研究報告了對III型爆發衰減時間和密度波動測量的統計研究。

研究人員分析了帕克太陽探測器在近日點期間觀測到的大量III型爆發，以便從統計上恢復它們作為頻率函數的指數衰減時間。在此期間，與太陽的徑向距離從35.7到53.8太陽半徑不等。科學家對位於1AU的太空飛行器，觀測到125千赫至1兆赫之間的152個III型爆發進行了類似分析，得到的光譜折射率約為帕克太陽探測器的兩倍。研究人員指出，1兆赫的等離子體頻率，對應於8個太陽半徑的徑向距離，在那裡太陽風的速度通常超過阿爾芬速度。

此時太陽風就變成了超級阿爾夫涅克(Super AlfvéNic)，因此，隨著背景等離子體的顯著變化，III型爆發特性在1 MHz的頻率附近變化也就不足為奇了。科學家們指出，III型爆發在1兆赫時也顯示出最大的功率譜密度。研究人員用蒙特卡羅模擬技術來研究散射對衰變時間的作用，根據到達時間，計算了衰變時間，並將其與帕克太陽探測器觀測到的時間進行了比較。結果表明，觀測功率譜密度的指數衰減，可以用太陽風中密度不均勻性對無線電信號的散射來解釋。

在有效湍流尺度長度下，相對電子密度波動為0.09-0.22。總而言之，根據之前在較低頻率下的觀測，在1到10 MHz之間的III型突發衰減時間在統計上比預期要長。這既可以用Alfvén點以上不同的環境等離子體參數來解釋，也可以因為較好地觀測到了1 MHz以上的諧波分量。如果後者為真，則可以使用指數衰減時間的變化來區分單個III型爆發中的基波和諧波分量。

通過比較帕克太陽探測器觀測和蒙特卡羅模擬，研究人員預測，在2.5到14個太陽半徑之間的徑向距離處，相對密度波動的範圍在0.22到0.09之間。

博科園｜研究/來自：歐洲太陽射電天文學家協會

參考期刊《天體物理學》

博科園｜科學、科技、科研、科普

關注【博科園】看更多大美宇宙科學

相關焦點

  • 太陽繞銀河系中心的軌道的距離和速度
    作為在本世紀末之前興起的少數下一代天文臺之一，該任務在過去幾年中已對超過十億個天文物體進行了編目。天文學家希望利用這些數據創建迄今為止銀河系最大，最精確的3D地圖。儘管它的任務快要結束了，但它的許多最早的信息仍在碩果纍纍。 例如，利用任務的初始數據發布，多倫多大學的一組天體物理學家設法計算了太陽繞銀河系運行的速度。
  • 新視野號證實:太陽風離太陽越遠,速度會變得越慢!
    太陽風儀器的副首席研究員，也是這項研究的主要作者，SWRI的助理科學家希瑟·埃利奧特(Heather Elliott)博士說：但現在新視野號正在用更現代的科學儀器進行探索，太陽對空間環境的影響遠遠超出了外行星，太陽風儀器正在向我們揭示環境如何隨距離變化的新方面。太陽風充滿了圍繞太陽系的泡沫狀空間區域，稱為日光層。
  • 徑向速度法簡介——發現飛馬座51b
    而飛馬座51b圍繞的恆星是飛馬座51(51 Pegasi)，它的質量約是太陽的1.045倍，直徑約是太陽的1.025倍，和太陽很像。飛馬座51b則和我們的木星很像，質量約為木星的一半，體積約是木星的兩倍，但它的軌道非常接近它的恆星，約為水星與太陽距離的六分之一，使得它的公轉周期只有4天左右。
  • 天文學家終於揭開:太陽日冕磁場,而且大小至少有4個太陽半徑!
    天文學家一直在努力研究太陽的日冕，日冕是太陽最外層的大氣，可以擴展到星際空間。這種從太陽表面輻射的帶電粒子流被稱為太陽風，並擴展到充滿整個太陽系。日冕性質是太陽複雜磁場的結果，磁場在太陽內部產生並向外延伸。現在天文學家在《天體物理學》期刊上發表了一項新研究，利用日全食觀測來測量日冕磁場的形狀。
  • 來自太陽和月球的禮物——太陽風和潮汐
    太陽風是從太陽上層大氣釋放的帶電粒子流，這一層次被稱為太陽的日冕層。 該等離子體主要由電子，質子和α粒子（氦）組成，其動能在0.5和10keV之間。 嵌入在太陽風等離子體內的是行星際磁場。太陽風的密度，溫度和速度隨時間和太陽經緯度而變化。它的粒子可以從太陽引力中逃逸出來，因為它們的高能量是由日冕的超高溫引起的，而日冕的高溫原因又是日冕磁場引起的結果。
  • 太陽活動的新發現
    深入探究太陽活動是現代天文學的重要任務之一。最近，美國於2018年8月發射的帕克太陽探測器傳回了來自太陽的新「訊息」，其首批科學結果在近日出版的《自然》雜誌公布。 太陽是一個高溫氣體球，表面發出明亮的黃光。
  • 地球圍繞太陽公轉,它奔跑的速度有多快?有個太空飛行器已經超過了它
    其實讓地球的軌道長度除以單位時間就能得出來了，計算發現地球每秒鐘就圍著太陽跑29.79公裡，北京到廣州的距離它只需要一分鐘，這個速度超過了地球上所有的火箭發射速度，唯一能超越這一速度的人類飛行器就是美國去年發射的帕克太陽探測器了，這個探測器受太陽引力的影響，在靠近太陽的近日點時最快每秒能達到40公裡那麼圍繞地球運行的月球的速度有多快呢
  • 太陽風為何比預期更「火熱」?最新研究成果給出了答案
    他們發現並提出了在實驗室中研究太陽風現象的方法，以及如何通過其他恆星系統來了解太陽風的特性。「自從1959年發現太陽風以來，人們就一直在研究太陽風，但仍然對等離子體的許多重要特性不太了解，」 該研究的主要作者，物理學教授Stas Boldyrev說。
  • 天文學家發現太陽風源頭
    中國日報網站環球在線消息：據美國宇航局太空網報導，天文學家最近查找到了兩種類型的太陽風之一缺失的起始點。太陽風是太陽經常向四面八方發射出的一連串帶電粒子流。這些粒子從太陽到達地球所需的時間不超過10天，並且當太陽風變成風暴時，它們與地球磁場結合，就會產生在極地的天空中舞動的美麗極光。
  • 在地球上「重現」太陽:太陽風和等離子體「打嗝」
    太陽風幾乎影響著太陽系的一切，強大的太陽風和劇烈的等離子體都是異常危險的，太陽風可以破壞地球人造衛星的功能，還能產生極光極光等等。威斯康星大學麥迪遜分校物理學家的一項新研究在實驗室裡模擬了太陽風，證實了太陽風是如何發展的，並為未來太陽物理學研究提供了一個地球範圍內的模型。
  • 沒有自己的太陽觀測衛星,中國錯失前沿性原創發現
    據估計，如果超強太陽風暴正面襲擊地球，僅難以修復的電網癱瘓，就將給北美地區造成萬億美元級別的巨大損失。去年8月11日，帕克太陽風探測器在美國卡納維拉爾角空軍基地由Delta-4重型火箭發射升空。與以往的探測器相比，帕克太陽探測器將前所未有的靠近太陽，揭開太陽風產生原理的秘密。
  • 李會超:沒有自己的太陽觀測衛星,中國錯失前沿性原創發現
    強烈的太陽風暴會引起地磁場的劇烈變化，對航天、供電、通訊、航空、導航等一系列領域和技術系統產生災害性的影響。據估計，如果超強太陽風暴正面襲擊地球，僅難以修復的電網癱瘓，就將給北美地區造成萬億美元級別的巨大損失。 去年8月11日，帕克太陽風探測器在美國卡納維拉爾角空軍基地由Delta-4重型火箭發射升空。
  • 太陽日冕為什麼溫度高達100多萬度?而太陽表面只有五千多度?
    日冕層距離太陽表面約91~100萬公裡。日冕分3層，分別為內冕、中冕和外冕層。我們主要研究的是日冕層的異常高溫。內冕從色球頂部延伸到1.3倍太陽半徑處。按照熱力學規律，溫度的變化應該是漸變的。而從色球層到日冕層，溫度的變化突然高達到幾百倍。在距離光球層10,000km的區域溫度可以達到100萬K以上。在日冕內，基本溫度保持在300萬K，而該區域的粒子數密度為10（15次方）/m（3次方）。
  • 速度·溫度與距離
    速度：光速為30萬公裡每秒。音速為340米每秒。高鐵目前最快速度為100米每秒。普通汽車最高速度40米每秒。步行大概速度為1米每秒。距離：可觀測宇宙半徑是465億光年。一光年的長度為9.46萬億公裡。一個天文單位為1.496億公裡，相當於地球到太陽的平均距離。地球直徑為1.2萬公裡。中國陸地邊界長2.28萬公裡。新G219國道長度超過1萬公裡。
  • 地球繞太陽運行的速度會逐年變慢嗎?
    在太陽的整個生命周期中，這會導致約30個地球質量因太陽風而損失。當我們將太陽風損失與核聚變質量損失結合起來時，我們發現今天的太陽比太陽系誕生後大約45億年前的太陽輕約10^27千克。當然，太陽風的存在不僅會影響太陽的質量和將地球與我們的太陽束縛的引力，而且其中的一部分也會粉碎進入我們的星球，從而產生各種影響。
  • 宇宙速度是物體擺脫太陽引力所需的速度,是否存在第四宇宙速度?
    自萬有引力定律發現以來，對於逃逸地球的速度，一直都在探索中，從最初的地球軌道速度，再到行星軌道速度，穿越太陽系的速度等，都是人類想要知曉的，而目前為止，人類已確定的宇宙速度只有第一宇宙速度，第二宇宙速度，第三宇宙速度。我們在初中時，物理課本上便有講這三大宇宙速度是怎麼產生的，對應的速度是多少。
  • 月球公轉速度像炮彈一樣快,但卻是最慢的,太陽速度是它的250倍
    其實讓地球的軌道長度除以單位時間就能得出來了，計算發現地球每秒鐘就圍著太陽跑29.79公裡，北京到廣州的距離它只需要一分鐘，這個速度超過了地球上所有的火箭發射速度，唯一能超越這一速度的人類飛行器就是美國去年發射的帕克太陽探測器了，這個探測器受太陽引力的影響，在靠近太陽的近日點時最快每秒能達到40公裡
  • 俄羅斯科學家建議向太陽發送數個小型自殺式探測器 研究太陽風的加速問題
    俄羅斯科學家建議向太陽發送數個小型自殺式探測器 研究太陽風的加速問題（神秘的地球uux.cn報導）據俄羅斯衛星網：俄羅斯衛星通訊社莫斯科12月2日電，俄羅斯科學院空間研究所所長阿納託利∙佩特魯科維奇在接受衛星通訊社採訪時表示，科學家建議在2030年後向太陽發送數個小型自殺式探測器，以研究太陽風的加速問題。
  • 「追日夸父」-帕克太陽探測器揭示了太陽令人驚訝的細節
    逃逸到太陽的大部分物質是太陽風的一部分，這是不斷散布在整個太陽系中的太陽物質。這種被稱為等離子體的離子化氣體攜帶著太陽的磁場，通過太陽系向外伸展，形成一個跨度超過100億英裡的巨大氣泡。 動態的太陽風 在地球附近觀察到，太陽風是相對均勻的等離子體流，偶有湍流。
  • 太陽等離子體中的電磁波可能是太陽之謎的來源
    但是氦並不是唯一一個出現在太陽大氣中的奇怪信號。另一條光譜線是在大約同一時間被發現的，但它從未與地球上發現的任何元素相對應。這種元素被稱為『科溴銨』，出現了一個更大的謎團。結果證明它不是一種新的化學物質，而是一種高電荷的鐵離子。這是一個鐵原子，它的26個電子中有13個被剝離了，只有當它被加熱到極高的溫度時才會發生。