太阳表面的剧烈变化下有怎样的秘密？答案很是奇妙
我们是太阳的孩子，与日同辉。对于观日爱好者来说，太阳的壮丽不是用语言可以表达的。多年来，公众和天文学家都亲眼见证了太阳那变幻莫测的大气层。 就在我们眼前，巨大的热气间歇泉以每小时数万公里的速度喷入日冕。 每隔几分钟，它们就会爆发并达到动态的比例。 现在，有一组科学家已经使用日出号卫星找到了这些喷泉的起源——穿过太阳大气层的巨大磁性结构。
（图解：2006 年的9月23日，在进入轨道之前被称为 Solar-B 的日出号卫星从日本的内之浦航天中心发射升空。图源：NASA）
在贝尔法斯特皇家天文学会国家天文学会议 (NAM 2008) 上，来自伦敦大学学院穆勒德太空科学实验室 (MSSL，伦敦大学学院) 的团队负责人米歇尔·莫里（Michelle Murray）博士展示了日出号卫星结合计算机模拟太阳条件的最新结果。自卫星2006 年 10 月发射以来，科学家们一直得以利用它观测太阳大气的每处细节。它最重要的仪器之一是极紫外成像光谱仪。EIS光谱仪能够生成太阳图像并提供有关移动气体速度的信息。
（图解：日出号于 2007 年 1 月 12 日捕捉到了这些动态的太阳色球图。图源：NASA）
在太阳磁场的核心，能量巨大的热气喷射流由于压力增加被迫喷向表面。 就像地球上的间歇泉一样，当压力释放时，气体同样也会落回太阳表面。 但是是什么导致了压力呢？ 与驱动地球地质运动的火山活动不同，太阳喷泉是由太阳磁场的重新排列引起的，这是一个持续的过程，导致压力在增加和减少的过程中循环往复。
“EIS光谱仪以前所未有的细节观测了太阳热气喷泉，它使我们第一次能够缩小喷泉的起源范围”，团队成员和 MSSL的研究生Deb Baker评论说。“通过使用计算机实验来复制太阳条件，我们还得以找到了喷泉活动的驱动成因。”
（图解：2012 年 1 月 27 日，一个大型 X 级耀斑从太阳西翼附近的一个活跃区域爆发。图源：NASA）
用于太阳观测的日出号卫星现在处于太阳同步轨道，这使它能够连续数月不间断地观测太阳。 使用光学、EUV和X射线仪器组合的日出号将研究太阳磁场与其日冕之间的相互作用，以增加我们对太阳变化原因的理解。
（图解：2017 年 8 月 21 日，当数百万美国人观看穿越美国本土的日全食时，日出号太阳观测卫星在环绕地球运行时捕捉到了这一令人敬畏的自然现象的图像。
图源;NASA)
“计算机实验表明，当一个新磁场的部分穿过太阳表面时，它就会生成一个持续循环的喷泉”，默里博士解释说，“但是由于新的磁场不间断地在太阳表面出现，所以我们的这一模拟结果可以解释使用日出号观察到的大量喷泉。”
太阳有一个在其表面变化的磁场。 它的极场为 1-2 高斯 (0.0001-0.0002 T)，而在太阳黑子中，该场通常为 3,000 高斯 (0.3 T)，在日珥中为 10-100 高斯 (0.001-0.01 T)。
磁场也随时间和地点变化。11 年的准太阳周期体现了太阳黑子数量和大小最显著的增强和衰退变化。
太阳黑子是太阳大气表面肉眼可见的暗色斑点。它的成因是由于磁场集中处的热量从太阳内部到表面的对流传输受到抑制。因此，太阳黑子比周围的光球层稍冷，因此它们看起来很暗。在太阳活动的极小期，几乎看不到太阳黑子，有时根本看不到。而那些被观察到的都处于高太阳纬度。随着太阳活动周期逐渐接近最大值，太阳黑子往往会在更靠近太阳赤道的地方形成，这种现象被称为史波勒定律。其中最大的太阳黑子直径可达数万公里。
（图解：太阳活动周期。图源：NASA)
一个 11 年的太阳黑子周期是 22 年的巴布科-莱顿恒星发电机模型周期的一半，这一周期对应于太阳环磁场和极磁场之间一次振荡的能量交换。 在太阳周期达到最大值时，外部偶极子磁场接近其周期的最低强度，但差旋层内通过不同旋转产生的内部环四极磁场却接近其最大强度。发电机周期在此时，对流区内的浮力上升流迫使环形磁场通过光球层，从而产生成对的太阳黑子，形状大致呈东西方向排列，并具有相反的磁极。太阳黑子对的磁极在每个太阳周期交替变化，这一现象被称为海尔周期。
相关知识
太阳黑子（亦称日斑）是太阳光球上的临时现象，它们在可见光下呈现比周围区域黑暗的斑点。它们是由高密度的磁性活动抑制了对流的激烈活动造成的，在表面形成温度降低的区域。虽然它们的温度仍然大约有3000-4500K，但是与周围5,780K的物质对比之下，使它们清楚的显视为黑点，因为黑体（光球非常近似于黑体）的热强度（I）与温度（T）的四次方成正比。如果将黑子与周围的光球隔离开来，黑子会比一个电弧更为明亮。当它们在太阳表面横越移动时，会膨胀和收缩，直径可以达到80,000公里，因此在地球上不用望远镜也可以直接看见[1]。
BY: Inverse
FY: Gigi Wei
如有相关内容侵权，请在作品发布后联系作者删除
转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处
