科学家确定太阳风老巢在日冕层的阴影里那股触发极光的力气

一个中德科学家小组现已承认出了太阳日冕中的磁结构，高速太阳风便是在这里发作的。使用来自太阳辐射紫外光丈量（SUMER）光谱仪的图画和多普勒图，以及由欧洲航天局(ESA)和美国航空航天局(NASA)的天基太阳和日球层地理台（SOHO）上的迈克尔逊多普勒成像仪（MDI）供应的磁图，该小组留意到太阳风是从形似漏斗的磁场中流出的，这些磁场被固定在太阳外表邻近磁网的狭隘磁道上。

图解：太阳风效果下的地球磁场艺术幻想图

这些观测成果于本年宣布在《科学》杂志上。这项研讨加深了咱们对太阳风源磁场性质的认知，而咱们现已知道，时间影响着地球太空环境的太阳风，实际上是纤薄又火热的等离子流(导电性气体)。

图1、当太阳外表的磁场线没有回落闭合时，太阳风便得以从中逃逸出来。

太阳风由质子、α粒子(二次电离的氦)、重离子和电子构成，这些粒子在太阳外表的移动速度在300到800 km/s之间。日冕源区中的重离子会开释具有必定波长的紫外辐射；当重离子飞向地球(追寻着重生太阳风)，其发射的紫外光波长会变短。这种现象被称作多普勒效应，最为人熟知的比如便是一辆挨近或远离调查者的警车，其警笛声在听觉上的改变。在太阳的景象中，朝向咱们(也即远离太阳外表)运动的等离子体，被检测出在紫外光谱中存在蓝移。因而，使用这个现象，能够确认太阳风流的初始方位。

图解：天鹅周围水流的多普勒效应

太阳辐射紫外光丈量(SUMER)的紫外光谱看上去和用棱镜将白光别离成的彩虹条带相似。但紫外光人肉眼不行见，并且无法穿透地球大气，所以经过对空间观测站SOHO上SUMMER光谱仪收集的紫外光谱进行剖析，太阳物理学家能够获得许多关于太阳的原始信息，并估测太阳的大气温度、化学组分和不同大气圈层的运动。

科学论文榜首作者，来自北京大学地球物理系的屠传义教授说：“太阳风源区的精细磁结构依然难以捉摸。多年来，太阳和空间物理学家一直在观测发源于日冕层中具有敞开磁场线和低光密度的区域，即冕洞，的高速太阳风。但是，只要用一种新颖的方法结合SOHO的杂乱观测成果，咱们才干揣度日冕洞内源的性质。日冕漏斗好像便是高速太阳风的发源地，速度约10 km/s，高度可达20000 Km，坐落光球层上方。

图2、欧洲航天局ESA和NASA的日球层地理台(SOHO)捕捉到了这张图片。巨大的冕洞回旋扭转在太阳北极的上空。图源：ESA&NASA/SOHO

屠教授说：“Ne7+离子可用作杰出的热等离子流示踪剂。当高速太阳风开端从冕洞中的漏斗顶部以10 km / s的速度流出时，会表现为600000 开尔文(K)下Ne+7离子发射线的多普勒蓝移中的色斑。经过比对磁场，即使用MDI磁材料从光球层中揣度出的磁场，咱们发现这条线的蓝移形式与20000 Km处的敞开场结构之间相关性最好。

SUMER光谱仪经过调查来自太阳北极区域大面积的紫外线辐射，细心查看了太阳风的来历。科学论文的合著者，埃卡特·马什(Eckart Marsch)教授说：“清晰辨认源区的详细磁结构（现在已显现为日冕漏斗）以及确认开释高度和太阳风初速度，是处理质量供应和根底加快度问题的重要进程。而现在，咱们能够会集留意力研讨更深层次的等离子体条件，和发作在胀大着的日冕漏斗及磁网窄颈中的物理进程。”

图3、三维太阳大气中的磁场结构。黑色实线标明敞开磁场线，赤色的标明关闭磁场线。由于日冕中磁场强度随高度（Z）的添加而下降，所以关于不同的高度，色斑的规划会有所不同。在4 Mm处刺进的平面中，咱们将Si II的辐射与估测的Bz进行了比较。 外形线描绘了Si II辐射度80％的等级。在20.6 Mm处刺进的平面中，咱们将小于–7 km / s的Ne VIII多普勒频移与估测的Bz进行了比较。 暗影区域暗示Ne7+出流速度大于7 km / s的规模。

处理太阳风的性质和来源问题是规划日球层地理台(SOHO)的首要意图之一。冕洞是高速太阳风的出风口关于地理学界早已不是新鲜事，新闻是，这些太阳风流被发现是源自日冕漏斗的，漏斗的源坐落磁网的边际。太阳外表之下有许多大型对流单体，每个单体都有与之联络的磁场，这些磁场经过磁对流集合在网络通道中，漏斗颈就固定在其间。等离子体，尽管仍被约束在小型环形回路，但会被磁对流带进漏斗中，然后从中开释出来，就像一桶水被倒进一个敞开的水道相同。

图4、太阳大气中的磁漏斗。（A）着重敞开磁场线和出流速度大于8 km/s的Ne7+（暗暗影区）的相关性。（B）图示漏斗鸿沟和由相邻盘绕的双极磁环约束的磁单极通量。

马什(Eckart Marsch)教授说：“ 人们认为快速的太阳风来源于光球层上方很近的电离氢原子层中，恣意给定的敞开磁场线。碳离子发射线的低多普勒频移标明，在5,000 km的高度没有发作许多的粒子外流。太阳风等离子流现在被认为是由许多小磁环发作的等离子体供应的，这些磁环只要几千公里高，挤满了漏斗。经过磁性重连，等离子体从各个方向灌入漏斗，在其间或许被加快，并终究构成太阳风。”

SUMER仪器的建造，由德国林道的马克斯·普朗克太阳系研讨所（原马克斯·普朗克高层大气物理研讨所）的克劳斯·威廉博士（也是该论文的合著者）领导，法国奥赛的空间研讨所、马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心和伯克利的加利福尼亚大学参加中心工程，德国、法国、美国和瑞士国家机构供应财务支撑。SOHO是欧洲航天局(ESA)和美国国家航空航天局(NASA)之间的世界合作项目，于1995年12月在NASA的佛罗里达州肯尼迪航天中心发射，由一枚Atlas II-AS火箭运载，戈达德航天中心履行操作。

参考材料

1.维基百科全书

2.地理学名词

3.科学杂志网站- blue feather- universetoday

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