美國物理學家合理預測太陽耀斑,幫助人類提前應對氣候變化

2020-08-02 結緣帳本

科學:

太陽是生命的源頭,沒有陽光,地球上的生命不太可能生生不息。因此,人類的生命要感謝太陽。從古時候,科學家就發現,太陽不是靜止不動的,是處在運動過程中的。

現代科學家通過天文望遠鏡發現,太陽上的各種物質的活動十分頻繁。尤其是太陽上的氫元素,是太陽發光發熱的重要來源,是太陽的燃料。這些燃料燃燒形成的熱浪包裹著太陽,也隱瞞了不少的真相。

美國物理學家合理預測太陽耀斑,幫助人類提前應對氣候變化

最新技術拍攝到的太陽耀斑如鑽石般閃耀

在觀察太陽的時候,科學家還明晰了太陽的結構,發現了太陽在局部地區發生的一些劇烈現象——太陽耀斑。

美國物理學家合理預測太陽耀斑,幫助人類提前應對氣候變化

什麼是太陽耀斑?

太陽耀斑是發生在太陽大氣局部區域的一種最劇烈的爆發現象,在短時間內釋放大量能量,引起局部區域瞬時加熱,向外發射各種電磁輻射,並伴隨粒子輻射突然增強。

由於太陽光球的背景輻射太強,大多數耀斑不能在白光中觀測到,輻射增強主要是在某些譜線上,其中以氫的Hα線(波長6563埃,顏色為橙紅色)和電離鈣的H、K線(波長分別為3968埃和3934埃)最為突出。當用這些單色光監視太陽色球層時,有時會在活動區附近的譜斑中看到局部小區域的突然增亮。增亮區由原有的譜斑亮度在幾分鐘內迅速增亮幾倍甚至幾十倍,然後在幾十分鐘至1~2小時內緩慢恢復至原有的譜斑亮度。


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如何預測太陽耀斑?

太陽上突然釋放出的磁能會產生強烈的太陽耀斑,這很難預測。 Kusano等人得出了基於物理學的大太陽耀斑發作閾值,並向觀眾展示了如何從常規太陽觀測中預測它們。

他們使用2008年至2019年的太陽觀測結果測試了他們的方法。在大多數情況下,該方法可以正確識別出在接下來的20小時內哪些區域會產生大的耀斑,儘管其中存在一些假陽性和假陰性,但是這不影響整體的分析。

該方法還提供了每個耀斑開始的確切位置,並估計了耀斑的威力。他們 對太陽耀斑的準確預測可以改善對地球周圍空間天氣狀況的預測,讓人類能夠針對天氣做出應對。


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太陽耀斑是太陽日冕中的高能事件,會影響地球的空中的天氣。直到現在, 導致太陽耀斑發作的機制尚不清楚,這妨礙了對太陽耀斑的預測,現在預測太陽耀斑主要依靠經驗方法,這一經驗方法可以延伸到氣象學。

科學家出κ方案,這是一種基於物理學的模型,這種模型可以通過磁重聯動觸發的磁流體動力不穩定的臨界條件來預測大型太陽耀斑。科學家通過測量磁能量以及磁動力大體得出了預測太陽耀斑的模型。

對2008年至2019年(太陽周期24期間)最大(X級)耀斑的分析表明,κ方案預測了即將到來的大型太陽耀斑,但少數情況除外,這些少數情況是受到外力的作用而發生偏差的,即太陽系以外的力量的作用導致的誤差。

我們得出的結論是,磁扭通量密度接近太陽表面的磁極性反轉線,它決定了何時可能在何處發生太陽耀斑,以及可能會發生太陽耀斑。


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預測出太陽耀斑有什麼用?

合理預測出太陽耀斑,天文學家和氣象學家就不那麼無聊了。他們可以提前對地球的天氣做出預知,這其實也是預知地球上發生的事情所包含的一項內容。

太陽耀斑是人類更深度開發太陽能源要考慮的一項內容之一,在很多時候,常規下不能做到的事情,不代表採用特殊的手段就做不到這一點,比如,人類不能飛出太陽系,是考慮到了在太陽還正常存在的情況下,如果把太陽炸掉了,能夠扛住太陽爆炸的強大威力,人類自然就能夠飛出太陽系了,可是倖存的人類飛出太陽系之後,人類又將走向何方?

因此, 科學研究還是要按部就班,科學愛好者不要腦袋一時發熱,就腦洞大開,胡言亂語,害怕天下沒有人知道自己的想法一樣。

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