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按說離熱源越遠，空氣就越冷。奇怪的是，太陽的情況卻並非如此。如今，新西蘭(lan) 科學家可能已經找到其中的關(guan) 鍵原因。

太陽表麵溫度約6000攝氏度，但在距離太陽表麵短短幾百公裏距離內(nei) ，溫度會(hui) 突然升高到100多萬(wan) 攝氏度，成為(wei) 太陽的大氣層，也就是日冕。

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“溫度如此之高，以至於(yu) 氣體(ti) 脫離了太陽的引力，成為(wei) ‘太陽風’，飛向太空，撞向地球和其他行星。”這項研究負責人、奧塔哥大學物理係Jonathan Squire博士說。

研究人員從(cong) 測量和理論中得知，溫度的突然升高與(yu) 太陽表麵磁場有關(guan) 。但是，這些磁場是如何加熱氣體(ti) 的目前還不清楚——這就是所謂的日冕加熱問題。

“天體(ti) 物理學家對磁場能量如何轉化為(wei) 熱量有幾種不同的看法，用以解釋這種加熱現象，但大多數人都難以解釋觀測結果的某些方麵。”Squire說。

流行的理論是基於(yu) 湍流引起的加熱，以及一種被稱為(wei) 離子回旋波的磁波引起的加熱。

Squire和合著者Romain Meyrand博士與(yu) 美國普林斯頓大學和英國牛津大學的科學家合作，發現之前的這兩(liang) 個(ge) 理論可以合並成一個(ge) ，從(cong) 而解決(jue) 問題的關(guan) 鍵部分。該小組的這一發現近日發表在《自然—天文學》上。

“然而，兩(liang) 者都有一些問題——湍流難以解釋為(wei) 什麽(me) 氣體(ti) 中的氫、氦和氧會(hui) 變得和它們(men) 一樣熱，而電子卻出奇的冷；雖然磁波理論可以解釋這一特征，但似乎太陽表麵沒有足夠的波來加熱氣體(ti) 。”Meyrand說。

該研究小組利用六維超級計算機模擬日冕氣體(ti) ，進而展示了這兩(liang) 種理論實際上是同一過程的一部分，通過一種叫做“螺旋屏障”的奇異效應聯係在一起。

這一有趣的現象是在Meyrand領導的奧塔哥早期研究中發現的。

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“如果我們(men) 把等離子體(ti) 加熱的發生想象成水從(cong) 山上流下，電子在底部被加熱，那麽(me) 螺旋屏障就像是一個(ge) 大壩，阻止水的流動並將其能量轉換為(wei) 離子回旋波。通過這種方式，螺旋屏障將這兩(liang) 個(ge) 理論聯係起來，並解決(jue) 了它們(men) 各自的問題。”Meyrand解釋說。

在這項最新的研究中，研究小組在模擬中攪動磁力線，發現湍流產(chan) 生了波，然後引發加熱。

當這種情況發生時，形成的結構和渦流最終看起來與(yu) 美國宇航局帕克太陽探測器的測量結果極其相似，該探測器最近成為(wei) 第一個(ge) 真正飛進日冕的人造物體(ti) 。

“這讓我們(men) 有信心準確捕捉到日冕中的關(guan) 鍵物理現象，這一現象與(yu) 關(guan) 於(yu) 加熱機製的理論發現相結合，從(cong) 而成為(wei) 理解日冕加熱的一個(ge) 有效途徑。”

Squire解釋說，更多地了解太陽大氣層和隨後的太陽風非常重要，因為(wei) 它們(men) 對地球有著深遠的影響。

太陽風與(yu) 地球磁場相互作用產(chan) 生的效應被稱為(wei) “空間天氣”，它會(hui) 導致從(cong) 極光到破壞衛星的輻射和破壞電網的地磁電流等一切現象。從(cong) 根本上說，這些都是由日冕及其磁場加熱引發的。

“也許，隨著對基礎物理學的更好理解，我們(men) 能夠建立更好的模型預測未來的空間天氣，進而實施保護策略，避免數十億(yi) 美元的損失。”Squire說。

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