太陽現神秘「龍捲風」 推測日冕異常高溫之謎

　　據國外媒體報導，近日一組科學家使用陸基天文望遠鏡和空間望遠鏡平臺觀測到太陽表面出現超級巨型「龍捲風」的情景。科學家認為這些巨型「龍捲風」由炙熱的等離子體組成，每個可延伸達1800英裡，大約為2900公裡的高度，每小時可旋轉移動達9000英裡。在此之前，研究小組曾於2008年首次觀測到疑似太陽「龍捲風」的蹤跡，但直到本次觀測前還無法確認這些巨型渦流是否真實存在。

如同紡紗錯綜交織的太陽「龍捲風」

　　根據奧斯陸大學的天體物理學家、本項研究的一位合作研究人員斯文·魏德邁博姆（Sven Wedemeyer-Böhm）介紹：「我們觀察到太陽表面出現了一些不同尋常的炙熱等離子體物質，因此我們意識到那兒正在發生著什麼，但不知道到底是何種機制引發的現象。」研究小組的科學家從太陽大氣結構進行推斷，計算出了太陽表面在任一時間存在高達1.1萬個「龍捲風」現象。根據新的計算機模擬結果顯示，科學家們認為太陽表面出現的神秘「龍捲風」可能是一個懸而未決之謎的一個關鍵因素，即為什麼太陽最外層發生的日冕物質比如太陽光球上層的溫度高出了大約300倍。

　　該問題是一個太陽研究學上的熱點，我們可以通過在日全食期間觀測到太陽微弱的上層大氣或者日冕物質。在1939年，研究太陽的天文學家通過日食現象測量了日冕物質的溫度，確定了其值大約在360萬華氏度，大約是200萬攝氏度左右，而太陽大氣上層的溫度為1萬華氏度，約為5500攝氏度。這就是說，太陽日冕的溫度遠遠超過了光球層上層的溫度，而按常規概念理解，太陽核心溫度最高，向外依次降低，最外層的溫度應該處於較低的範圍，但事實上並非如此。

　　研究人員斯文·魏德邁博姆認為其中必然存在由內之外的能量運輸，但究竟是何總機制記憶何種物質參與其中還不得而知。除了太陽「龍捲風」解釋外，還有兩個理論用於解釋神秘的日冕高溫之謎。一個理論認為太陽可發生無數次的「納米級」太陽耀斑爆發事件，可不斷地向外發射能量，並加熱日冕。另一種理論認為太陽表面存在神秘的阿爾芬（Alfven waves），波速可達到每小時900萬英裡，大約為1450萬公裡，沿著太陽磁場線運動，並將能量轉移到日冕上。

　　因此，觀測發現的太陽「龍捲風」為日冕物質高溫之謎提供了一個新的解決思路，同時也可以吸收另外兩種解釋方法。研究小組開發了新的計算機模型用來解釋太陽「龍捲風」的結構，他們獲得的數據來自於瑞典的1米口徑太陽觀測望遠鏡以及隸屬於美國國家航空航天局的太陽動力學天文臺。基於這個計算機模擬，研究人員斯文·魏德邁博姆和他的同事們認為太陽「龍捲風」形成於太陽表面出現的高溫粒子流動，它們被激發後進入大氣然後沉降下來。

　　往下運動的粒子將沿著太陽的磁場線進行旋轉，於是產生了漩渦狀結構。每一個旋轉「龍捲風」場可以延伸數千公裡幹涉太陽的日冕活動，並將炙熱的表面等離子體能量傳遞給日冕物質，持續時間為十三分鐘。然而，在其他恆星上是否也會出現類似的「龍捲風」現象呢？根據目前的研究進展，研究小組認為還缺乏足夠的證據證明其他恆星上「龍捲風」的存在。尤其是在太陽為期11年的周期循環中，我們還不知道太陽「龍捲風」的數量以及強度等信息。研究小組在最近的觀測中發現了新的巨型「龍捲風」的蹤跡，這可能是因為太陽目前正在朝著最大活躍期前進。

　　根據倫敦大學的太陽物理學家謝爾蓋·扎爾科夫（Sergei Zharkov）介紹：「我現在想要得到更多的關於太陽龍捲風的觀測數據，以此來評估其對日冕物質加熱的作用效果。」但是這樣的評估可能不足以概況在不同活躍期內整個太陽的活動規律，只能說是一次較為有意義的評估。科學家斯文·魏德邁博姆的研究小組目前正在收集更多的關於太陽「龍捲風」的觀測數據，並將研究結果用於太陽系之外的恆星觀測驗證。在研究人員的模型中，表面溫度僅有太陽一半的恆星，卻產生了磁場「龍捲風」。