揭開太陽磁場的秘密

我們這些太陽觀測愛好者都享受太陽的美麗。這些年裡，公眾和天文學家都以同樣的方式觀測到了太陽不穩定和不斷變化的大氣狀況。在我們的眼前，巨大的間歇泉噴射出的熱氣體以每小時數萬公裡的速度衝向日冕。每隔幾分鐘，它們就會爆發並達到一種動態平衡的狀態。現在一組科學家已經利用日出號飛行器來尋找這些噴泉的源頭和前身天體——穿過太陽大氣層的巨大磁性結構。       

日出號衛星在2007年1月12日拍攝的影像，揭露了日冕的絲狀性質

這組科學家利用日出號飛行器和電腦仿真模擬太陽環境得出了一系列的研究成果。2008年在貝爾法斯特舉辦的英國皇家天文學會天文學年會上，團隊的領導人、來自倫敦大學學院的瑪拉德空間科學實驗室的米歇爾·默裡博士，發布了他們的最新研究結果。

日出號自從2006年10月發射後，科學家已經利用它測試並得到了大量的關於太陽大氣的詳細數據和細節。其中極紫外線成像光譜儀是最重要的儀器。極紫外線成像光譜儀生成了太陽的圖像並且給出了那些快速移動的氣體的速度。

日出號

在太陽的磁力噴泉的核心中，巨大的熱氣體噴流由於不斷增長的壓力而噴向表面。這就像是早期的間歇泉，當壓力釋放後氣體就會返回太陽表面。但，是什麼造成了這些壓力的產生？這與陸地上的火山的噴發活動的現象並不相同，太陽噴泉是由於太陽磁場連續不斷的重新排列，而導致壓力增加與減少的一個動態循環。

「極紫外成像攝譜儀已經觀測到了史無前例的太陽噴泉的細節，這使得我們第一次縮小了噴泉的起源範圍，」評論小組的成員、瑪拉德空間科學實驗室的研究生黛布·貝克說「我們利用電腦來複製太陽環境進行了一系列的實驗，使我們能夠找到是什麼導致了噴泉的產生。」

由日本航天局和美國國家航天局聯合發射的日出號太陽觀測衛星現在已經進入了太陽同步軌道，這允許它可以每次進行長達數月、不被打斷的太陽觀測活動。日出號通過使用太陽光學望遠鏡、極紫外線成像光譜儀和X射線望遠鏡觀測到了太陽磁場和它的日冕之間的相互作用，這加深了我們對太陽磁場易變形成因的理解。

展示太陽周期中太陽磁流結構的繪圖 

「電腦實驗已經證明，當太陽磁場的一個新部分通過太陽表面的時候，它會生成一個連續不斷的噴泉循環，」默裡博士解釋道：「但是新磁場在太陽表面會不斷地浮現，所以我們利用日出號的觀測結果解釋了大量噴泉出現的原因。」

太陽磁場在整個太陽表面變化。它的極性場為1-2高斯（0.0001-0.0002特斯拉），而太陽上的太陽黑子的特徵通常為3000高斯（0.3特斯拉），日珥為10-100高斯（0.001-0.01特斯拉）。

(A)是冕環連接相對的磁極；(B)是單一磁極的冕洞區域。

磁場的時間和地點都會發生改變。11年太陽活動準周期是最突出的變異，這期間太陽黑子在數量和尺寸上都會發生興衰變化。

有時太陽黑子用肉眼即可觀察到，但觀察前應當做足保護措施

太陽黑子是在太陽光球上可見的黑色斑點，它與太陽磁場集中的部分相一致。在那裡，對流的熱氣流從太陽內部到太陽表面的流動被阻礙了。因此造成了太陽黑子的溫度比周圍的光球的溫度要低一點，所以它們看起來是黑色的。在一個典型的太陽活動極小期中，幾乎看不到太陽黑子，有時人們完全看不到它們。太陽黑子通常出現在太陽的高緯度地區。當太陽進入太陽活動極大期後，太陽黑子出現的位置更靠近太陽的赤道，這種現象被稱為史波勒定律。最大的太陽黑子的直徑可達數萬公裡。

成對的蝴蝶圖顯示出史波勒定律的行為，縱軸為太陽黑子所在的緯度，橫軸為時間。

11年太陽黑子周期是一個22年巴布科克-萊頓發電機循環的一半時間，這與太陽環向磁場和極向磁場之間能量的振蕩交換是一致的。在太陽活動極大期期間，外極向偶極磁場接近發電機循環的最小強度，而在測速直線內通過差分旋轉產生的內環面四極磁場接近其最大強度。

發電機循環的這個點上，對流區內的浮力上升流迫使環形磁場穿過光球層出現，並形成一對太陽黑子，大致呈東西向排列，且覆蓋區具有相反的磁極性。這對太陽黑子在每一個太陽活動周內會對調磁極性，這種現象被稱為海爾定律。