能否預測危險的太陽耀斑？新研究表明：或許可以提前24小時預測到
2020-08-01 流芳科學一項新的研究發現，科學家也許有一天可以使用新的太陽爆發模型提前一天預測危險的太陽耀斑。
太陽耀斑是太陽系中最大的爆炸。太陽電暈（太陽的外部大氣層）的這些巨大爆發不僅可以證明對軌道上的太空人和人造衛星有害，而且經常伴隨著它們的等離子體羽流會觸發所謂的「地磁風暴」，對地球造成嚴重破壞。例如，1989年，一場太陽耀斑使加拿大整個魁北克省全天候黑電，幾乎摧毀了美國從東部沿海地區到太平洋西北地區的電網。
- 太陽耀斑的數學模擬。綠色的線代表磁場線。 （圖片來源：名古屋大學草野寬也）
先前的研究發現，這些強大的爆炸是由於近可見黑子附近區域突然釋放出磁能而引起的。但是，對於太陽耀斑背後的特定誘因仍然知之甚少，這使得它們很難可靠地預測。儘管存在可以幫助科學家探索這些噴發物理現象的計算機模型，但是在預測何時可能確切發生耀斑時，這些模型沒有用。
奧地利格拉茨大學的太陽物理學家阿斯特裡德·維羅尼希（Astrid Veronig）並未參加這項研究，他說：「耀斑預測是一個有趣且非常困難的課題，很大程度上是因為我們無法測量日冕中的磁場」
科學家長期以來一直懷疑太陽耀斑是一種叫做磁重連接的效應。當具有不同取向的磁力線的兩個磁性區域相遇時會發生這種效果。發生這種情況時，它們的磁力線可能會斷裂並彼此重新連接，從而將磁能爆炸性地轉換為熱能和動能。
太陽耀斑
在這項新研究中，日本的研究人員建議，磁重新連接可導致剪切的磁環形成不穩定的雙弧磁環，該磁環有點類似於字母「 m」。隨著這些雙弧不穩定性的增長，它們向上移動，剪切其他磁環並引起進一步的磁重新連接，這反過來又有助於雙弧磁環增長並最終隨著耀斑而破裂。
假設雙電弧的不穩定性確實會引發太陽爆炸，科學家們開發了一個模型，可以根據常規的太陽磁觀測來預測何時可能發生大的太陽耀斑。該模型還可以識別這些耀斑可能發生在何處以及釋放出多少能量。
研究人員使用2010年至2017年期間由美國國家航空航天局（NASA）的太陽動力學天文臺收集的最大的所謂「 X級」耀斑數據測試了他們的模型。利用這些數據與模型，他們能夠識別出最大的耀斑的位置最多提前24小時。
先前的預測大太陽耀斑的方法大多試圖通過觀察太陽表面的磁性細節來預測火山爆發，而沒有模擬日冕中實際發生的驅動耀斑的過程。相比之下，這種新方法「基於火炬的物理原理，似乎可以識別火炬何時何地開始，」 。
- X級耀斑具有最大的能量和最大的潛力，可破壞地球上的通信。（圖片：©Karl Tate，SPACE.com貢獻者）
該模型距離適用於預測可能還有一兩年。要將這項研究發展為可與現有技術相媲美的預測工具，它必須證明它可以完成諸如自動檢查太陽數據並預測特定強度的耀斑發生的可能性以及發生的位置等任務，她說，提前12或24小時。該模型沒有考慮到兩個大的耀斑，這兩個耀斑都沒有伴隨著巨大的血漿噴發，即冠狀物質拋射。
- 美國國家航空航天局（NASA）的太陽動力天文臺（Suns Dynamics Observatory）在這張紫外線視圖中，X級太陽耀斑於2012年3月7日在太陽邊緣閃爍。 （圖片來源：NASA的戈達德太空飛行中心/ SDO）
所有大型耀斑中有90％以上與日冕物質拋射有關-該模型未解釋的耀斑可能涉及電暈高處的磁重新連接，或者是阻止日冕物質拋射向外噴出的強大磁場。「當某些情況不起作用時，例如在這兩種情況下的這種模型，我們仍然可以了解有關所涉及的基礎物理學的更多信息。」科學家在7月31日的《科學》雜誌上詳細介紹了他們的發現。
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