美國知名太陽物理學家尤金帕克曾說:假如沒有磁場,太陽將變得枯燥無味。而太陽磁場的起源疑問,一直是天文學界的未解之謎。
近日,《天然》雜志報道,由美國西北大學牽頭的國際研究團隊提出,太陽磁場形成于太陽外觀下約32萬千米處。這一觀點與當前流行差異。流行觀點以為太陽磁場通常形成于太陽對流層深處。
太陽磁場丈量難度大
盡管我們每日眼見太陽東升西落,對太陽黑子、耀斑、日冕等活動也耳熟能詳,但對天文學家而言,太陽仍是一個最認識的陌生人。
太陽內部結構復雜,科學家普遍以為,其要點是發作核聚變的日核和輻射區,外部則為對流層。對流層約占太陽半徑頂部三分之一,其范圍延伸到太陽外觀以下約20萬千米,科學家推測太陽磁場可能產生于這一區域。
磁場是一種看不見、摸不著的物質,但可以通過某些具體的方式顯現出來。在磁鐵上放一塊玻璃板,玻璃板上撒些鐵粉,然后輕拍玻璃板,鐵粉便會依照一定方位有序擺列,這便是具象化的磁力線。中國科學院國家天文臺研究員張洪起介紹,太陽磁場和地球磁場物理性質根本一樣,但太陽磁場更為復雜多變。張洪起曾經長期在國家天文臺的懷柔太陽觀察基地工作。該基地是國際知名的太陽磁場觀察臺站,曾贏得一系列世界一流觀察和研究成績。
如果能把指南針放在太陽外觀,那麼會發明在太陽的差異區域,指南針的指向是差異的,縱然是在同一區域,指南針在差異時刻所指的方位也會發作變化。張洪起辯白,之所以會出現這樣的場合,是由於太陽磁場連續不斷隨時間發作演化,并向日地空間擴分散來。
然而,指南針難以放到炙熱的太陽鄰近。為了觀察太陽磁場,科學家只能另辟蹊徑,利用物理學中的塞曼效應進行觀察。塞曼效應是指在外磁場中,原子的發射譜線會發作分裂且偏振的現象。張洪起介紹,通過丈量太陽上的光譜分裂和差異分量偏振場合,就能夠間接推演太陽外觀磁場的分布狀態。
1908年,美國天文學家喬治埃勒里海耳首要發明太陽黑子具有強磁場。他第一次證實了宇宙中除地球磁場之外的磁場存在,也間接揭示了太陽活動源自磁場。可是,由于太陽大氣的不透徹性,人們只能丈量太陽表層磁場的大約分布場合,無法獲得太陽內部磁場的真實分布狀態。
帕克在1955年提出了太陽發電機理論,以辯白太陽內部磁場的起源和演化。太陽發電機理論以為,通常在太陽內部,高溫等離子體的流動遭受太陽要點核聚變產生的巨大熱量陰礙,促進了復雜的磁場形成和演化。
形象地說,太陽就像一個發電機,它的迴旋以及內部物質的流動,將運動能轉化為電磁能。張洪起說,由于人們無法真正了解太陽內部,因此至今都不能完全弄清太陽磁場形成的細節。
著眼太陽外觀開展研究
為探究太陽磁場的起源,科學家往往先觀察太陽外觀,然后創建模子,通過算計來推測太陽內部多層次的等離子體流動場合。
《天然》雜志發布的上述研究并未嘗試模擬整個太陽內部的復雜等離子體流動,而是研究太陽外觀鄰近等離子體流動的不亂性,以探究其是否足以謎底太陽磁場起源疑問。
該研究重要基于日震學數據。日震學將低緯度扭轉振動定位到太陽外圍的5%10%,即近表剪切層。在該區域,向內增加的不同迴旋與極向磁場的耦合強烈暗示了磁迴旋的不不亂性。
隨后,研究人員運用新算法創建模子,模擬后發明,在太陽外觀5%10%的等離子體流發作的變化運彩網路投注就足以產生磁場模式。他們進一步模擬發明,相較之下,太陽對流層深處的變化所產生的磁場與實際觀察數據不太吻合。
過去的研究多會合在太陽對流層深處探究太陽發電機運轉,而此次研究從新的視角動身,提出了太陽磁場可能是在太陽外觀下約32萬千米處產生的觀點。張洪起以為,這種觀點在天文學界引起了很大爭論,但科學往往需要在爭論中前進發展。
太陽磁場之所以備受關注,是由於其觸發的太陽活動在許多方面陰礙著人類活動。張洪起介紹,對于宇航員來說,在執行太空任務時,尤其是進入更深層次的宇宙空間時,太陽爆發活動(即太陽風暴)可能對其構成潛在的巨大恐嚇。其次,太陽活動還會陰礙地球大氣的電離層,進而對電波通訊產生攙和,甚至可能導致短波通訊中斷。此外,太陽活動的周期性變化與人類的生存環境、天氣氣候以及某些特殊疾病的發作都親暱相關。
對太陽的試探永無止境
太陽磁場起源僅僅是太陽未解之謎中的一個,在揭開更多太陽未解之謎的途徑上,人類面對著種種艱難險阻。
在中國科學院國家天文臺研究員張承民看來,磁流體力學作為研究太陽的主要根基,其復雜性在于磁場與電流體的交織作用。流體力學中的湍流疑問尚未有完整謎底,而電磁場的引入無疑為這一領域增添了更多未知數。磁場與電場之間的相互作用,以及各自的三維特性,再加上流體的壓力、流速、溫度和密度等多重因素,使得求解準確的數學方程變得反常難題。
太陽環境的復雜性不僅體目前其物理參數台灣運彩中獎技巧和磁流體力學的特性上,更在于其高度的非線性。張承民強調,這種非線性意味著微小的變化可能觸發巨大的陰礙,正如亞馬孫森林中的蝴蝶扇動翅膀可能觸發遠處的颶風一樣,這種不確認性增加了人們預計太陽活動的難度。
由于太陽外層環境的復雜性,人們很難通過經驗來預計其變化。張承民表示,當前人們重要通過衛星等間接管段獲取太陽的整體環境信息,比年來,固然有人提出利用人工智能和大數據對太陽活動進行解析,但這種想法仍難以深入揭示其背后的物理原理。
要玩運彩線上彩券購買解開更多太陽之謎,天文學家不僅需要深入剖析其物理原理、創建數學模子,還需連續不斷試探新的研究想法和手段。正如張洪起在他的專著《太陽磁學》中所言:100個天文學家可能有100個太陽風暴的模子。他以為,對于無法直接探測的事物,人們天然會產生各種聯想并提出各種新想法,這些聯想和想法因人而異,但都是科學試探先進的驅動力。
美國知名太陽物理學家尤金帕克曾說:假如沒有磁場,太陽將變得枯燥無味。而太陽磁場的起源疑問,一直是天文學界的未解之謎。
近日,《天然》雜志報道,由美國西北大學牽頭的國際研究團隊提出,太陽磁場形成于太陽外觀下約32萬千米處。這一觀點與當前流行差異。流行觀點以為太陽磁場通常形成于太陽對流層深處。
太陽磁場丈量難度大
盡管我們每日眼見太陽東升西落,對太陽黑子、耀斑、日冕等活動也耳熟能詳,但對天文學家而言,太陽仍是一個最認識的陌生人。
太陽內部結構復雜,科學家普遍以為,其要點是發作核聚變的日核和輻射區,外部則為對流層。對流層約占太陽半徑頂部三分之一,其范圍延伸到太陽外觀以下約20萬千米,科學家推測太陽磁場可能產生于這一區域。
磁場是一種看不見、摸不著的物質,但可以通過某些具體的方式顯現出來。在磁鐵上放一塊玻璃板,玻璃板上撒些鐵粉,然后輕拍玻璃板,鐵粉便會依照一定方位有序擺列,這便是具象化的磁力線。中國科學院國家天文臺研究員張洪起介紹,太陽磁場和地球磁場物理性質根本一樣,但太陽磁場更為復雜多變。張洪起曾經長期在國家天文臺的懷柔太陽觀察基地工作。該基地是國際知名的太陽磁場觀察臺站,曾贏得一系列世界一流觀察和研究成績。
如果能把指南針放在太陽外觀,那麼會發明在太陽的差異區域,指南針的指向是差異的,縱然是在同一區域,指南針在差異時刻所指的方位也會發作變化。張洪起辯白,之所以會出現這樣的場合,是由於太陽磁場連續不斷隨時間發作演化,并向日地空間擴分散來。
然而,指南針難以放到炙熱的太陽鄰近。為了觀察太陽磁場,科學家只能另辟蹊徑,利用物理學中的塞曼效應進行觀察。塞曼效應是指在外磁場中,原子的發射譜線會發作分裂且偏振的現象。張洪起介紹,通過丈量太陽上的光譜分裂和差異分量偏振場合,就能夠間接推演太陽外觀磁場的分布狀態。
1908年,美國天文學家喬治埃勒里海耳首要發明太陽黑子具有強磁場。他第一次證實了宇宙中除地球磁場之外的磁場存在,也間接揭示了太陽活動源自磁場。可是,由于太陽大氣的不透徹性,人們只能丈量太陽表層磁場的大約分布場合,無法獲得太陽內部磁場的真實分布狀態。
帕克在1955年提出了太陽發電機理論,以辯白太陽內部磁場的起源和演化。太陽發電機理論以為,通常在太陽內部,高溫等離子體的流動遭受太陽要點核聚變產生的巨大熱量陰礙,促進了復雜的磁場形成和演化。
形象地說,太陽就像一個發電機,它的迴旋以及內部物質的流動,將運動能轉化為電磁能。張洪起說,由于人們無法真正了解太陽內部,因此至今都不能完全弄清太陽磁場形成的細節。
著眼太陽外觀開展研究
為探究太陽磁場的起源,科學家往往先觀察太陽外觀,然后創建模子,通過算計來推測太陽內部多層次的等離子體流動場合。
《天然》雜志發布的上述研究并未嘗試模擬整個太陽內部的復雜等離子體流動,而是研究太陽外觀鄰近等離子體流動的不亂性,以探究其是否足以謎底太陽磁場起源疑問。
該研究重要基于日震學數據。日震學將低緯度扭轉振動定位到太陽外圍的5%10%,即近表剪切層。在該區域,向內增加的不同迴旋與極向磁場的耦合強烈暗示了磁迴旋的不不亂性。
隨后,研究人員運用新算法創建模子,模擬后發明,在太陽外觀5%10%的等離子體流發作的變化就足以產生磁場模式。他們進一步模擬發明,相較之下,太陽對流層深處的變化所產生的磁場與實際觀察數據不太吻合。
過去的研究多會合在太陽對流層深處探究太陽發電機運轉,而此次研究從新的視角動身,提出了太陽磁場可能是在太陽外觀下約32萬千米處產生的觀點。張洪起以為,這種觀點在天文學界引起了很大爭論,但科學往往需要在爭論中前進發展。
太陽磁場之所以備受關注,是由於其觸發的太陽活動在許多方面陰礙著人類活動。張洪起介紹,對于宇航員來說,在執行太空任務時,尤其是進入更深層次的宇宙空間時,太陽爆發活動(即太陽風暴)可能對其構成潛在的巨大恐嚇。其次,太陽活動還會陰礙地球大氣的電離層,進而對電波通訊產生攙和,甚至可能導致短波通訊中斷。此外,太陽活動的周期性變化與人類的生存環境、天氣氣候以及某些特殊疾病的發作都親暱相關。
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太陽環境的復雜性不僅體目前其物理參數和磁流體力學的特性上,更在于其高度的非線性。張承民強調,這種非線性意味著微小的變化可能觸發巨大的陰礙,正如亞馬孫森林中的蝴蝶扇動翅膀可能觸發遠處的颶風一樣,這種不確認性增加了人們預計太陽活動的難度。
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