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太阳日冕高温之谜现新线索:天文学家首次直接观测到扭转阿尔文波

   时间:2025-10-30 23:31:22 来源:快讯编辑:快讯 IP:北京 发表评论无障碍通道
 

阿尔文波是一种由磁场不可压缩扰动形成的波动,能够将太阳光球层对流运动的能量传递至整个日球层。理论指出,在不均匀磁通管组成的等离子体中,唯一纯粹的阿尔文波表现为扭转型。尽管大尺度阿尔文波曾被零星观测到,但小尺度扭转阿尔文波的存在始终未获证实。此前,多次声称发现阿尔文波的观测最终被推翻,原因在于这些波动实为另一种常见波——扭折波。

扭折波在日冕中十分普遍,其特征是导致磁力结构左右摇摆,可直接通过观测影像捕捉。然而,关于扭折波能否为日冕提供足够能量,学界存在争议。部分研究认为其能量足以驱动日冕和快速太阳风,另一些则指出其能量可能仅为所需的一半甚至更少。相比之下,阿尔文波因能量传输效率更高而备受关注,但此前仅在爆发性事件(如太阳耀斑)中零星观测到可靠证据。

此次突破得益于丹尼尔·井上建太阳望远镜(DKIST)的投入使用。该望远镜配备4米口径主镜,是目前世界上分辨率最高的太阳观测设备。其搭载的低温近红外分光偏振计(Cryo-NIRSP)可捕捉日冕中极精细的等离子体运动,并对微小变化高度敏感。研究团队在DKIST测试阶段便争取到观测时间,利用Cryo-NIRSP追踪了日冕中被加热至160万摄氏度的铁离子运动。

为从复杂数据中分离出扭转阿尔文波,研究团队开发了一套全新分析技术。由于日冕中等离子体的摇摆运动会掩盖扭转信号,团队通过去除摇摆影响,成功提取出扭转运动的特征。最终,他们证实日冕中普遍存在小尺度扭转运动,且这些运动与扭折波同时出现。新发现的扭转阿尔文波通过磁场扭转传递能量,其存在需通过光谱分析探测——当等离子体向地球靠近或远离时,磁结构两侧会分别呈现蓝移和红移的多普勒效应特征。

这一发现为理解太阳能量传输机制提供了关键证据。太阳风对地球的影响不容忽视,其可能干扰卫星通信、GPS系统和电网运行。研究团队指出,直接观测数据将推动科学家验证阿尔文波湍流理论模型,并进一步探索这些波动如何在日冕中传播与耗散能量。随着更多观测数据的积累,人类对太阳大气动力学与演化的认知或将迎来重大进展。

 
 
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