太陽耀斑前兆有望為防太陽風暴作準備

2020-12-05 科學網

 

太陽表面下的磁扭曲和壓力會導致太陽耀斑。(圖片提供:NOAA)

 

科學家最近發現了一種在太陽耀斑之前出現的太陽磁行為的固有模式。一旦這種模式得到完全闡釋,將能夠讓無線電通訊公司、電力公司和人造衛星管理機構提前幾個鐘頭甚至幾天,為迎接這些危險的風暴作好準備。

 

太陽耀斑會對所有圍繞地球運轉的人造天體構成威脅,其中包括全球定位系統(GPS)以及人造通信衛星、載人太空飛行器與國際空間站。太陽經常會噴射出由高能X射線、伽馬射線以及帶電粒子構成的巨大脈衝。這些能量會傷害甚至殺死航天員,並烤焦電子線路。每當太陽耀斑爆發時,航天員必須躲進太空飛行器的防護艙中,而地面控制人員則必須將人造衛星設置在一種安全模式下。即便在地球上,一次巨大的太陽耀斑也能夠使電網過載。

 

由於太陽耀斑危害巨大且提前量很短,因此幾十年來,科學家一直試圖找到有關這種現象的可靠預測指標。然而由於太陽耀斑似乎是不可預測的,因此這項工作基本處於停滯狀態。2001年,全球太陽活動觀測網絡組織(GONG)開始運作。GONG由6個地基觀測站點構成,能夠持續監測太陽表面的震動情況,從而發現其內部活動的信號。

 

幾年前,一些初步觀測將太陽耀斑與一種似乎是從太陽表面下螺旋上升的大型磁擾聯繫起來。於是一個研究小組對來自20個大型太陽耀斑的數據進行了分析,旨在確定相同的模式是否會領先於這些耀斑。最終的答案是肯定的。領導這項研究的美國科羅拉多州博爾德市國家海洋與大氣管理局的空間科學家Alysha Reinard指出,這一證據表明,一種磁「扭曲會迅速形成,接著便會緩慢減弱,並幾乎在太陽耀斑發生時消失不見」。

 

研究小組推測,這種螺旋是由太陽表面下的超熱氣體湍流所產生的,這在地球上類似於氣流形成龍捲風和颶風的過程。研究人員在2月份出版的《天體物理學雜誌》上報告了這一研究成果。

 

Reinard表示,研究小組對發生在2001年至2007年間的1023次磁螺旋進行了研究。她說,大約在1/3的案例中,這種磁漩渦會領先於一次太陽耀斑——有時會比後者的爆發提前3天的時間。但是源於一些尚未搞清的因素,剩下的這些磁扭曲並沒有預示著一次耀斑的爆發。Reinard說,除去這些不確定的因素,「我們相信這是一個突破,我們需要搞清耀斑為什麼會爆發,並能夠對它們進行預測」。

 

美國科羅拉多州博爾德市國家大氣研究中心的空間科學家Scott McIntosh認為,這項研究成果將為美國宇航局(NASA)新的太陽動力學觀測站任務提供一些「有趣的精神食糧」。與其他計劃相比,將於幾周後發射升空的太陽動力學觀測站旨在研究可能導致太陽耀斑的原因,因此它將有助於提煉將耀斑和螺旋聯繫在一起的數據。McIntosh說:「令人興奮的時刻就在前方。」(來源:科學時報  群芳)

 

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