中國科大發表太陽爆發研究 為天氣預報帶來新啟示

 |2023.05.06
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太陽爆發前,磁繩結構的形成畫面。圖/中新社

【本報綜合報導】中新網報導,中國科學技術大學日地空間物理研究團隊,近日在太陽爆發活動的研究中取得重要進展,研究團隊發現,太陽爆發結構在早期爆發過程中,便發生複雜的重構演化,這項研究成果發表於4日的《自然-天文學》(Nature Astronomy)中。

報導指出,太陽爆發活動的一個主要表現形式是「日冕物質拋射」,即太陽大氣中緩慢積累的磁能,在短時間內被劇烈地釋放出來,將局部大氣加熱到上千萬度而形成閃焰,並產生大量高能粒子。同時上億噸日冕物質攜帶磁場,被拋射到行星際空間。這些物質在接下來幾天內,將擾動整個太陽系的空間環境。

當日冕巨量噴發、進入行星際空間,並與地球磁層碰撞,將對地磁帶來擾動,產生「磁暴」,尤其影響現代社會中的各種高技術系統,包括航天、航空、通訊、電網等。最著名的事件是1859年的卡靈頓事件,當時造成歐洲和北美洲的電報系統失靈,電報塔不斷產生火花,一些正在操作電報的人員甚至遭到電擊。

報導指,此次研究中,研究團隊對發生在2014年教師節的「日冕物質拋射事件」進行深入研究。團隊發現,爆發前形成的「磁繩結構」,在爆發過程中經歷一系列複雜的剝蝕、瓦解和重建。

觀測內容顯示,爆發前具有S形結構的磁繩,從小尺度的「種子」發展而來。爆發開始時,磁繩的足點被低層大氣中一個梯形的亮帶清晰勾勒出來,在隨後的劇烈爆發過程中,爆發結構的足點,由於物質缺失表現為日冕中的暗化區。

而伴隨著太陽色球耀斑帶的高度動態變化和「日冕暗化區」隨之漂移,爆發結構的足點位置發生劇烈遷移,與爆發前磁繩足點區域幾乎沒有交集。

根據經典圖像,表徵爆發結構足點的「日冕暗化區」本應覆蓋原有磁繩的足點。但耀斑帶末端呈現極度不規則的形態以及來回拉鋸式的運動,顯示磁繩內部,以及磁繩與周圍磁場間發生著複雜的「三維磁場重聯」。意即,爆發過程中的「三維磁場重聯」,將原有磁繩的磁通量幾乎完全替換。

據介紹,這一研究揭示了以前鮮有報導的複雜「三維磁重聯」的細節過程,及其在「日冕物質拋射」形成中的重要作用,同時為行星際空間複雜拋射結構的產生,提供新的物理解釋,也為天氣預報帶來新的啟示。

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