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美国科学家发现磁场缠绕引发太阳爆发

http://www.sina.com.cn  2011年06月25日 09:13  新浪科技
11左侧:美国宇航局的太阳动力学天文台(SDO)的观测显示一个环状磁场线结构延伸至太阳边缘之外;右侧:SDO观测到左侧一个快速移动的入侵磁场缠绕结构正挤压周围的其他磁场线。这两张图像的拍摄时间间隔为3分钟
11太阳表面的耀斑活动,圈出的部分是一处磁场线结构。科学家们发现太阳风暴是由巨大的磁场“缠绕”引发的。这是缓解太阳爆发可能对卫星通讯造成影响迈出的关键性第一步
1据估计,在接下来的两三年内太阳将进入活跃期,届时可能出现的太阳爆发将产生大量的高能带电粒子

  新浪科技讯 北京时间6月25日消息,当世界各国都在为未来两年内太阳活动引发剧烈耀斑可能导致的电网故障做着准备时,科学家们近期取得的一项突破将有望至少将这种影响降低到最低限度。

  一个来自乔治·梅森大学的科研小组发现,太阳风暴是由巨大的磁场“缠绕”引发的。这是缓解太阳爆发可能对卫星通讯造成影响迈出的关键性第一步。

  这项研究发现这些由磁场线纠结而成的“缠绕”结构能产生引发太阳风暴所需的强烈电流。

  这一关键性的突破性研究成果是在美国华盛顿做出的,第一作者是张杰(音译:Jie Zhang)教授和他的研究生程兴(音译:Xin Cheng),他们的工作基于美国宇航局太阳动力学天文台(SDO)获取的数据。

  尽管磁场缠绕引发巨大太阳爆发的理论之前就有,但是科学家们一直无法对此予以证实,因为这种“缠绕”结构移动的转瞬即逝,难以观测。

  但经过对太阳动力学天文台搭载的大气成像设备(AIA)拍摄图像的仔细分析,张杰教授成功地识别出太阳表面一个正在形成这种磁场缠绕结构的区域。

  大气成像设备能够以10秒间隔不断拍摄太阳表面图像,每天24消失从不间断。这种超高分辨率的连续不间断监测数据帮助张教授取得了这项突破性的进展。

  张教授说:“磁场缠绕引发了太阳爆发现象。在每次太阳爆发之前,科学家们总是会为这种缠绕结构是否真实存在而争论不休。我认为此次进行的这项研究终于给这种争论画上了一个圆满的句号。”

  太阳风暴是指太阳表面出现的剧烈爆发现象,它会在瞬间将数十亿吨高能带电粒子抛入太空,称为等离子体,其速度高达每小时数百万公里。

  这些被抛出的粒子本身携带有强烈的磁场。

  大约1~3天之后,这一粒子风暴抵达地球附近空间,大量能量开始在地球磁层积聚。

  在一般情况下,地球磁层会保护地球免遭有害太阳风的影响,确保地球上生命和环境的安全。

  然而,一次剧烈的太阳爆发有时候能撕开地球的防护层,形成严重的空间天气事件,导致地面出现一系列严重后果,导致广泛的技术设备损害,包括卫星运行故障,通讯和导航设备失灵,以及电网故障等等。

  张教授的研究将有助于对太阳风暴的出新进行早期预警,从而将这种损害降低至最小程度。

  他表示:“对于这种爆发机制的理解将有助于我们对其进行精确的预报。我们无法阻止太阳风暴的出现,就像我们无法阻止地震或火山爆发一样。但是技术的进步将使我们有能力将损失减少到最低限度。例如,当预测太阳风暴即将到来时,在轨运行的卫星可以及时关闭关键性的电子系统,从而保证其运行的安全。”

  一种被学界广泛接受的观点是,太阳磁场对于这种强烈太阳风暴的产生具有决定性的影响。

  但是对于太阳风暴出现之前太阳磁场呈现的状态细节,学界却存在诸多争议。

  一般情况下,大部分的磁场线呈现一种半圆形,两端都根植于太阳表面。这种固定模式使其很难发生暴发,并且事实上它们也确实扮演者阻止太阳风暴发生的作用。

  科学家们于是怀疑,是否存在一种磁场缠绕,是它们引发了这种太阳风暴的出现。

  所谓的磁场缠绕是指许多磁场线围绕一个中心轴相互纠缠形成的复杂结构。

  由于这种缠绕,其内部可以形成强大的电流。理论上,这种强大的电流将产生巨大的电磁力,足以克服磁场线的束缚作用,并由此产生强烈的太阳爆发。

  SDO卫星大气成像设备此次获取的图像显示,在一次爆发之前,会出现一个细长的潜没带在整个活动区移动,其温度高达1000万度,并且还在不断上升。

  当它达到一定的程度,就会突然出现快速爆发。这一现象和其周围的其他磁场区域存在显著的不同。这一神秘的高温潜没带据信就是科学家们长期以来寻找的磁场缠绕结构。(晨风)

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