有趣的科普星空体育官网入口网站：太陽的大氣層比太陽本身還熱

可見的太陽表麵，或者說光球層，溫度大約是6000°C。但是在它上方幾千公裏的地方——太陽大氣，也被稱為(wei) 日冕，要熱上百倍，達到一百萬(wan) 攝氏度或更高。

為(wei) 什麽(me) 太陽的大氣層比其表麵熱幾百倍？這一個(ge) 天體(ti) 物理學家已經思考了80年的基本謎題，近日終於(yu) 被破解和證實。

最近的研究驗證了Alfvén 80年前的理論，並讓我們(men) 離利用地球上的這種高能現象更近了一步。

日冕加熱問題自20世紀30年代末以來就已經確立，當時瑞典光譜學家Bengt Edlén和德國天體(ti) 物理學家Walter Grotrian首次觀察到日冕現象，這種現象隻有在溫度達到幾百萬(wan) 攝氏度時才可能存在。Edlén和格羅特裏安發現太陽日冕比光層熱得多——盡管它離太陽的核心更遠。

科學家們(men) 通過觀察太陽的特性來解釋這種差異。太陽幾乎完全由等離子體(ti) 組成，等離子體(ti) 是高度電離的氣體(ti) ，攜帶電荷。這種等離子體(ti) 在對流區——太陽內(nei) 部的上部——的運動產(chan) 生了巨大的電流和強大的磁場。

這些磁場通過對流從(cong) 太陽內(nei) 部拉起，以太陽黑子的形式出現在太陽的可見表麵。太陽黑子是一組磁場，可以在太陽大氣中形成各種各樣的磁性結構。

這就是Alfvén的理論的來源。他推斷，在太陽的磁化等離子體(ti) 中，任何帶電粒子的整體(ti) 運動都會(hui) 擾亂(luan) 磁場，產(chan) 生的波可以攜帶大量的能量沿著遙遠的距離——從(cong) 太陽表麵到其上層大氣。熱量沿著所謂的太陽磁通量管傳(chuan) 播，然後進入日冕，產(chan) 生高溫。

這些磁等離子體(ti) 波現在被稱為(wei) Alfvén波，它們(men) 在解釋日冕加熱方麵的作用使Alfvén獲得了1970年的諾貝爾物理學獎。

但是在實際觀測這些波的問題上仍然存在。在太陽表麵和它的大氣中發生著如此多的事情——從(cong) 比地球大很多倍的現象到低於(yu) 我們(men) 儀(yi) 器分辨率的小變化——因此在光層中Alfvén波的直接觀測證據以前是沒有實現過的。

如今，天文科學儀(yi) 器的進步為(wei) 我們(men) 研究太陽物理打開了一扇新的窗口。其中一種儀(yi) 器是用於(yu) 成像光譜學的幹涉二維偏振光譜儀(yi) (IBIS)，安裝在美國新墨西哥州的鄧恩太陽望遠鏡上。這台儀(yi) 器使我們(men) 能夠對太陽進行更詳細的觀察和測量。

結合良好的觀測條件，先進的計算機模擬，以及來自七個(ge) 研究機構的國際科學家團隊的努力，科學家們(men) 使用IBIS最終第一次確認了Alfvén波在太陽磁通量管中的存在。

在太陽光球層中直接發現Alfvén波是在地球上開發其高能量潛能的重要一步。例如，它們(men) 可以幫助我們(men) 研究核聚變，即太陽內(nei) 部發生的將少量物質轉化為(wei) 大量能量的過程。我們(men) 目前的核電站目前基本使用核裂變，而有批評者認為(wei) ——核裂變會(hui) 產(chan) 生危險的核廢料——特別是在2011年發生在福島的災難中。

通過在地球上複製太陽的核聚變來創造清潔能源，仍然是一個(ge) 巨大的挑戰，因為(wei) 我們(men) 仍然需要快速產(chan) 生1億(yi) 攝氏度的溫度才能發生核聚變。Alfvén waves可能是一種方法。我們(men) 對太陽越來越多的了解表明，在合適的條件下，這是完全可能的。

由於(yu) 新的突破性的任務和儀(yi) 器，科學家也期待著更多的太陽觀測發現。歐洲航天局(European Space Agency)的太陽軌道衛星(Solar Orbiter)目前正在圍繞太陽運行，提供圖像，並對這顆恒星未知的極地地區進行測量。在地球上，新的高性能太陽望遠鏡的揭幕也有望增強人類從(cong) 地球上對太陽的觀測。

譯/前瞻經濟學人APP資訊組

參考資料：

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