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太阳,占据着太阳系99%质量的核心所在,给予我们光和热的巨大天体。但是一旦你靠近太阳,它的炎热会直接蒸发一切。实际上,太阳是一个翻滚、沸腾的等离子体球,不断地翻滚、翻转,太阳的物态、运动和演变都与磁场密切相关。我们知道,太阳也有磁场,太阳表面的磁场就像一股股磁场线在太阳表面缠绕、断裂,释放出巨大的能量。太阳黑子是一种特殊的太阳现象,它能够孕育间歇泉,也就是反复喷发活动的场所。几十年来,这些太阳间歇泉的起源一直是个谜,但新的研究开始揭示这些痉挛性现象。
太阳的磁场
太阳拥有太阳系中最强烈的磁化环境,这种强度是由恒星内部的两套运动引起的。首先,太阳内核附近的热等离子体上升(就像房间里的热空气上升一样)到表面,在那里它与外层空间真空中令人麻木的寒冷完全相反。一旦冷却,这些等离子体就会变得更密集,并潜回到核心,准备重新开始这一过程。
另一种运动是太阳自身的旋转。由于太阳不是像地球那样的固体,不同的部分以不同的速度旋转,而赤道的等离子体比两极的物质旋转得更快。这种向内-向外的搅动和旋转差异引起的扭转的组合可以显著地放大磁场,并将它们聚集成纯磁能的扭转绳。当这些“绳子”的张力过大时,磁场线就会断裂,以x射线的形式释放能量,在某些情况下,当太阳自身的大块被抛入太空时,会产生动能剧变。
连接和重新连接
太阳黑子是磁场活动特别强烈的区域,黑子是太阳表面可以看到的最突出的现象。一个中等大小的黑子大概和地球的大小差不多。在这些地方,纠缠在一起的磁场线穿透了太阳表面。在那里,磁力可以阻止气体到达地表。由于无法参与通常的内外对流链,这些地点的温度降低了几千度,在我们看来,它们就像是太阳表面上的黑色斑点。
但是太阳黑子本身是非常混乱的。在太阳黑子内部,极端的磁场就像暴风雨中一只手压在海水上一样,推动着狂暴的太阳等离子体。这些事件是如此极端,以至于太阳黑子的一些区域在远离太阳表面的地方发射出等离子体,不过这一活动需要大量的能量和相当集中的磁力。
有趣的是,有时太阳黑子附近的区域能够有规律地发射多个喷射流,类似于在黄石国家公园发现的“老忠实”间歇泉(但温度要高几千度,而且涉及到等离子,而不是蒸汽)。
长期以来,对于太阳天体物理学家来说,在如此动荡、混乱的环境中,这种规律性活动的来源一直是个谜,现在出现了两种主要的思想流派来解释这些现象。
根据一种观点,等离子间歇泉的出现是由于太阳黑子周围的环境突然被过量的磁能所破坏,从而导致了喷射的形成。然后,之前存在的磁场模式试图重新发挥作用,暂时压制住错误的磁场活动,直到再次被不断的来回运动淹没,从而导致有规律的、重复的喷射流的形成。
在另一种思想流派中,与其说这是一场磁力意志的较量,不如说这是一个幸运的机会。在所有混乱的磁场活动中,偶尔会有几束磁场向相反的方向移动,交叉路径,并在一个特定的点上完美地相互抵消。在没有任何东西支撑的情况下,下面的等离子体会爆炸,向外喷射,远离太阳表面。
一个复杂的关系
这两种解释似乎都是完全可信的,多年来,两种解释都获得了支持它们的证据。但是最近发表在《天体物理学杂志》(AstrophysicalJournal)上的一篇新论文称,答案不在于其中一个方向,而在于两个方向。
通过检查一系列10间歇泉,发芽的24小时内,该研究的作者能够检查详细的太阳表面的磁结构在爆炸的累积活动,比较他们看到什么变化和动荡的磁场的预测场景和“出现”“取消”的场景。
如果研究人员发现某一特定地点的磁场正在积聚,就会出现“涌现”的情况。在这种情况下,他们将看到活动的出现,导致喷流的发射。
如果研究人员在发射前看到磁性结构朝相反的方向移动,就会发生“取消”的情况,这表明取消起了主要作用。研究人员发现,在大约一半的时间里,太阳黑子会聚集,一半的时间里,太阳黑子会消失,在太阳黑子的同一地点发生,导致同一间歇泉的不同爆发。
通常情况下,当自然有两个令人信服的选择时,它会选择……两个都选。