我們是太陽的孩子，與日同輝。對(duì)于觀日愛好者來說，太陽的壯麗不是用語言可以表達(dá)的。多年來，公眾和天文學(xué)家都親眼見證了太陽那變幻莫測(cè)的大氣層。 就在我們眼前，巨大的熱氣間歇泉以每小時(shí)數(shù)萬公里的速度噴入日冕。 每隔幾分鐘，它們就會(huì)爆發(fā)并達(dá)到動(dòng)態(tài)的比例。 現(xiàn)在，有一組科學(xué)家已經(jīng)使用日出號(hào)衛(wèi)星找到了這些噴泉的起源——穿過太陽大氣層的巨大磁性結(jié)構(gòu)。

（圖解：2006 年的9月23日，在進(jìn)入軌道之前被稱為 Solar-B 的日出號(hào)衛(wèi)星從日本的內(nèi)之浦航天中心發(fā)射升空。圖源：NASA）

在貝爾法斯特皇家天文學(xué)會(huì)國家天文學(xué)會(huì)議 (NAM 2008) 上，來自倫敦大學(xué)學(xué)院穆勒德太空科學(xué)實(shí)驗(yàn)室 (MSSL，倫敦大學(xué)學(xué)院) 的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人米歇爾·莫里（Michelle Murray）博士展示了日出號(hào)衛(wèi)星結(jié)合計(jì)算機(jī)模擬太陽條件的最新結(jié)果。自衛(wèi)星2006 年 10 月發(fā)射以來，科學(xué)家們一直得以利用它觀測(cè)太陽大氣的每處細(xì)節(jié)。它最重要的儀器之一是極紫外成像光譜儀。EIS光譜儀能夠生成太陽圖像并提供有關(guān)移動(dòng)氣體速度的信息。

（圖解：日出號(hào)于 2007 年 1 月 12 日捕捉到了這些動(dòng)態(tài)的太陽色球圖。圖源：NASA）

在太陽磁場(chǎng)的核心，能量巨大的熱氣噴射流由于壓力增加被迫噴向表面。 就像地球上的間歇泉一樣，當(dāng)壓力釋放時(shí)，氣體同樣也會(huì)落回太陽表面。 但是是什么導(dǎo)致了壓力呢？ 與驅(qū)動(dòng)地球地質(zhì)運(yùn)動(dòng)的火山活動(dòng)不同，太陽噴泉是由太陽磁場(chǎng)的重新排列引起的，這是一個(gè)持續(xù)的過程，導(dǎo)致壓力在增加和減少的過程中循環(huán)往復(fù)。

“EIS光譜儀以前所未有的細(xì)節(jié)觀測(cè)了太陽熱氣噴泉，它使我們第一次能夠縮小噴泉的起源范圍”，團(tuán)隊(duì)成員和 MSSL的研究生Deb Baker評(píng)論說。“通過使用計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)來復(fù)制太陽條件，我們還得以找到了噴泉活動(dòng)的驅(qū)動(dòng)成因。”

（圖解：2012 年 1 月 27 日，一個(gè)大型 X 級(jí)耀斑從太陽西翼附近的一個(gè)活躍區(qū)域爆發(fā)。圖源：NASA）

用于太陽觀測(cè)的日出號(hào)衛(wèi)星現(xiàn)在處于太陽同步軌道，這使它能夠連續(xù)數(shù)月不間斷地觀測(cè)太陽。 使用光學(xué)、EUV和X射線儀器組合的日出號(hào)將研究太陽磁場(chǎng)與其日冕之間的相互作用，以增加我們對(duì)太陽變化原因的理解。

（圖解：2017 年 8 月 21 日，當(dāng)數(shù)百萬美國人觀看穿越美國本土的日全食時(shí)，日出號(hào)太陽觀測(cè)衛(wèi)星在環(huán)繞地球運(yùn)行時(shí)捕捉到了這一令人敬畏的自然現(xiàn)象的圖像。圖源;NASA)

“計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)一個(gè)新磁場(chǎng)的部分穿過太陽表面時(shí)，它就會(huì)生成一個(gè)持續(xù)循環(huán)的噴泉”，默里博士解釋說，“但是由于新的磁場(chǎng)不間斷地在太陽表面出現(xiàn)，所以我們的這一模擬結(jié)果可以解釋使用日出號(hào)觀察到的大量噴泉。”

太陽有一個(gè)在其表面變化的磁場(chǎng)。 它的極場(chǎng)為 1-2 高斯 (0.0001-0.0002 T)，而在太陽黑子中，該場(chǎng)通常為 3,000 高斯 (0.3 T)，在日珥中為 10-100 高斯 (0.001-0.01 T)。

磁場(chǎng)也隨時(shí)間和地點(diǎn)變化。11 年的準(zhǔn)太陽周期體現(xiàn)了太陽黑子數(shù)量和大小最顯著的增強(qiáng)和衰退變化。

太陽黑子是太陽大氣表面肉眼可見的暗色斑點(diǎn)。它的成因是由于磁場(chǎng)集中處的熱量從太陽內(nèi)部到表面的對(duì)流傳輸受到抑制。因此，太陽黑子比周圍的光球?qū)由岳洌虼怂鼈兛雌饋砗馨?。在太陽活?dòng)的極小期，幾乎看不到太陽黑子，有時(shí)根本看不到。而那些被觀察到的都處于高太陽緯度。隨著太陽活動(dòng)周期逐漸接近最大值，太陽黑子往往會(huì)在更靠近太陽赤道的地方形成，這種現(xiàn)象被稱為史波勒定律。其中最大的太陽黑子直徑可達(dá)數(shù)萬公里。

（圖解：太陽活動(dòng)周期。圖源：NASA)

一個(gè) 11 年的太陽黑子周期是 22 年的巴布科-萊頓恒星發(fā)電機(jī)模型周期的一半，這一周期對(duì)應(yīng)于太陽環(huán)磁場(chǎng)和極磁場(chǎng)之間一次振蕩的能量交換。 在太陽周期達(dá)到最大值時(shí)，外部偶極子磁場(chǎng)接近其周期的最低強(qiáng)度，但差旋層內(nèi)通過不同旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的內(nèi)部環(huán)四極磁場(chǎng)卻接近其最大強(qiáng)度。發(fā)電機(jī)周期在此時(shí)，對(duì)流區(qū)內(nèi)的浮力上升流迫使環(huán)形磁場(chǎng)通過光球?qū)?，從而產(chǎn)生成對(duì)的太陽黑子，形狀大致呈東西方向排列，并具有相反的磁極。太陽黑子對(duì)的磁極在每個(gè)太陽周期交替變化，這一現(xiàn)象被稱為海爾周期。

相關(guān)知識(shí)

太陽黑子（亦稱日斑）是太陽光球上的臨時(shí)現(xiàn)象，它們?cè)诳梢姽庀鲁尸F(xiàn)比周圍區(qū)域黑暗的斑點(diǎn)。它們是由高密度的磁性活動(dòng)抑制了對(duì)流的激烈活動(dòng)造成的，在表面形成溫度降低的區(qū)域。雖然它們的溫度仍然大約有3000-4500K，但是與周圍5,780K的物質(zhì)對(duì)比之下，使它們清楚的顯視為黑點(diǎn)，因?yàn)楹隗w（光球非常近似于黑體）的熱強(qiáng)度（I）與溫度（T）的四次方成正比。如果將黑子與周圍的光球隔離開來，黑子會(huì)比一個(gè)電弧更為明亮。當(dāng)它們?cè)谔柋砻鏅M越移動(dòng)時(shí)，會(huì)膨脹和收縮，直徑可以達(dá)到80,000公里，因此在地球上不用望遠(yuǎn)鏡也可以直接看見[1]。

BY:?Inverse

FY:?Gigi Wei

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