太陽生命的爆發:太陽黑子、耀斑及日冕物質拋射

2020-12-05 天文在線

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仿佛為了體現自己的存在感。太陽上演了一幕爆發力十足的表演秀:太陽黑子、耀斑和日冕物質拋射(CMEs)。這個現象很不尋常,因為就在上個月,科學家們宣布新的太陽活動周期剛剛開始並進入最低活躍階段。截至目前,太陽圓盤沒有任何可見活動,然而三個太陽黑子如同入侵者一般翻滾著出現,畫出了複雜的磁場線圓弧(冠狀環),用本年度最大的耀斑向著太空拋射等離子流。觀測者們還記錄了日冕物質拋射中產生的射電。如果你想知道射電的聲音是什麼樣的,請往下讀……

圖解:太陽磁通量穿過太陽圓盤(來源:蘭.奧尼爾)

太陽活動周期為十一年,開始於太陽活動最小期,結束於太陽活動最強期,接著再次進入活動最小期。在活動最小期,連接兩極的磁場弧處於最鬆弛的狀態。周期進行中,太陽自轉的不同(例如赤道處轉動更快)將它周身的磁場弧像鬆緊帶一樣拖動起來。隨著時間推移,磁場弧變得太緊繃,發生了捲曲,磁通量的巨環穿過了太陽光球(太陽「表面」)。由於太陽大氣表層的溫度高於內部(稱為日冕加熱問題),當磁通量環穿過大氣層時,較冷的內層暴露了出來。這時,太陽黑子就出現了:較冷的內層看上去要比周圍的大氣暗,由此黑點出現了,也叫太陽黑子。

當有大量太陽黑子,磁場達到最強時,太陽活動也最活躍。磁通量可能因為太高而發生兩極「逆轉」,以耀斑的方式釋放出巨大能量。日冕巨大的放射量有可能通過耀斑突然爆發,向太空發射炙熱的太陽等離子流。如果離子流朝向地球,這些日冕物質拋射可能對衛星、太空人甚至地面上的整個電力系統。因此,科學家預測太空氣象(比如觀測太陽活動的劇烈程度)至關重要。

圖解:《太陽及太陽風層探測》(SOHO)拍攝到的日冕物質拋射(使用角分光日冕儀(LASCO))

有趣的是,這些太陽黑子並非來自新的太陽周期,而是前一個周期的「遺留者」。太陽天文學家通過分析SOHO 近期觀測到的邁克耳遜都卜勒圖像(MDI)得出以上結論。MDI設備顯示,這些太陽黑子與前一個周期的極性一致,而非產自「24號太陽周期」。

舉個例子,如果太陽爆發了一次M2級別的耀斑,那麼由此產生大量來自太陽圓盤的日冕物質拋射,這些拋射沒有正對著地球。來自墨西哥的射電天文學家託馬斯.阿什克拉夫特通過他那臺21兆赫茲的射電望遠鏡記錄了這一爆發中的聲音。當日冕拋射物質產生的無線電波先鋒到達的時候,他聽到了奇怪的「膨脹聲」。

聽一聽一波來自太陽的日冕物質拋射產生的聲音。

託馬斯.阿什克拉夫特在他的CME觀測日記上寫道:「這是一次典型的二型射電爆發。」

圖解:空間氣象預測顯示,接下來的24小時,更多M級耀斑產生的機率為50%,因此全世界的太陽鏡都在注視等待。

太陽是太陽系的中心,它是一個接近完美的熱等離子球體,其內部由於對流運動通過發電程序製造出磁場。它是目前為止對地球生命來說最重要的能源。太陽的直徑為139萬千米(864000裡),是地球的109倍,質量為地球的330000倍,佔據了太陽系總重量的99.86%。太陽重量中約四分之三為氫(73%),其餘大部分為氦(25%),其他少量更重的物質,包括氧、碳、氖和鐵。

按照光譜級別來分,太陽屬於G型主序星(G2V),就其本身而論,將它稱為黃矮星不太正式也不是很準確,因為它的光線接近於白色而非黃色。太陽46億年前誕生於一片巨大星雲中的大量物質塌縮。大部分的物質聚集於中心,而其餘的物質平轉成一個軌道盤,從而形成太陽系。中間的物質溫度和密度越來越高,最終引發了中心的核聚變。科學家們認為幾乎所有的星球都是這樣起源的。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. 芊芊-universetoday

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