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關於太陽,還有五大未解之謎

發布時間:2022-08-03 11:19:00來源: 科技日報

  【今日視點】

  無垠太空,恒星之多如恒河沙數,太陽是其中最特別的一顆。因為(wei) 其與(yu) 地球的距離適中,為(wei) 人類提供了充足但不泛濫的能源,讓人類得以生存,仰望星空,並深入研究人類乃至整個(ge) 宇宙的演化曆史。

  盡管太陽對人類如此重要,但人類對其內(nei) 部力學和化學成分等的了解仍然有限。美國《福布斯》雙周刊網站在最近的報道中,列出了有關(guan) 太陽的五大未解之謎。

  為(wei) 何日冕溫度高於(yu) 太陽表麵

  太陽最外層大氣層(日冕)位於(yu) 太陽表麵上方,距熱源更遠,但溫度是太陽表麵的1000倍,為(wei) 何會(hui) 出現這種情況?這是籠罩在太陽頭上的一層“神秘麵紗”。

  美國新墨西哥州立大學太陽物理學家傑森·傑基維茨說,太陽表麵提供了足夠多的能量,使日冕保持高溫,但這種加熱需要能量以某種方式沉積在日冕區域,然而,外層日冕本身非常脆弱,科學家一直對日冕如何貯藏這麽(me) 多熱量感到困惑不已。

  太陽磁場從(cong) 何而來

  傑基維茨說,科學家在太陽表麵(如太陽黑子)和太陽大氣(如日冕環)觀察到了太陽的磁場,但這些磁場很可能是在太陽內(nei) 部產(chan) 生的。產(chan) 生磁場的過程需要等離子體(ti) (帶電氣體(ti) )和運動(可能是旋轉)。

  許多研究人員認為(wei) ,這種現象在太陽半徑的70%左右處發生得最強烈,這可能是磁場增強的地方。由於(yu) 磁場具有浮力,因此會(hui) 上升到太陽表麵,並以太陽黑子的形式出現。

  但由於(yu) 太陽是氣態天體(ti) ,它不像地球這種固態天體(ti) 那樣以相同的固定速度旋轉。傑基維茨說,太陽的赤道大約每25天旋轉一次,極地大約30—32天旋轉一次,地球上肯定不會(hui) 發生這種情況,否則地球會(hui) 把自己撕成碎片。

  此外,太陽表麵之下的不同層也以不同速度旋轉。傑基維茨說,如果進入太陽表麵之下約5萬(wan) 公裏的地方,你會(hui) 發現,此處的旋轉速度比表麵快,但如果進入太陽再深入一點的地方,旋轉速度會(hui) 再次減慢。

  為(wei) 何存在曆時11年的太陽周期

  傑基維茨說,太陽黑子和太陽的磁性通常以11年為(wei) 周期消長。

  由於(yu) 太陽表麵存在強磁場,太陽黑子表現為(wei) 太陽表麵較暗的區域。傑基維茨說,在太陽周期開始時,太陽黑子往往位於(yu) 中緯度地區,隨著太陽周期的繼續,它們(men) 越來越靠近赤道。當下一個(ge) 太陽周期開始時,它們(men) 又在中緯度重新出現,盡管太陽南北半球的極性與(yu) 前一個(ge) 周期不同。

  傑基維茨表示,在這11年內(nei) ,太陽表麵的特征每天都在變化,11年是一個(ge) 奇怪的時間尺度。

  超級拋射和超級耀斑如何產(chan) 生

  傑基維茨說,超級拋射和超級耀斑與(yu) 太陽的磁場有關(guan) ,當磁場因為(wei) 扭曲和拉伸需要釋放磁能時,就會(hui) 產(chan) 生超級拋射和超級耀斑。耀斑和日冕物質拋射之間的主要區別在於(yu) :耀斑主要發射x射線和紫外線,但日冕物質拋射實際上會(hui) 從(cong) 太陽拋射出物質。

  傑基維茨表示,這些狂暴事件每年會(hui) 造成數十億(yi) 美元損失,包括停電、通信中斷和電力係統損壞等。“如果人類在月球上或火星上,那麽(me) 這種太空天氣導致的後果將更加嚴(yan) 重。”

  太陽化學成分仍有爭(zheng) 議

  宇宙中一開始隻有氫和氦,元素周期表上的所有其他元素都是在恒星內(nei) 核合成的。傑基維茨說:“我們(men) 的太陽是在宇宙處於(yu) 其壽命的大約2/3時形成的,因此其中的其他元素比宇宙早期出現的恒星更為(wei) 豐(feng) 富。”。

  “太陽是我們(men) 銀河係內(nei) 千億(yi) 顆其他恒星以及其他星係內(nei) 數萬(wan) 億(yi) 顆恒星的參考恒星。”傑基維茨進一步指出,“我們(men) 知道構成太陽的所有元素,但我們(men) 不知道它們(men) 的相對豐(feng) 度,因此,太陽的化學成分仍存在爭(zheng) 議。這是很難測量的——即使對距離我們(men) 最近的恒星來說也是如此。”

  傑基維茨總結說:“公平地說,我們(men) 非常了解太陽的質量、年齡、大小和總輻照度。我們(men) 知道它是如何演化成今天的‘模樣’,也知道它未來的命運。但我們(men) 對它的深層內(nei) 部結構、磁場、周期變化和狂暴的噴射事件仍然知之甚少。”

  據西班牙埃菲社5月初報道,配備4.2米鏡片和尖端技術的歐洲最大的太陽望遠鏡——歐洲太陽望遠鏡(EST)將於(yu) 2024年在西班牙開始建造,並於(yu) 2029年投入運行。2021年10月,中國首顆太陽探測衛星“羲和”號由長征二號丁運載火箭發射升空。2021年12月14日,美國國家航空航天局(NASA)科學家宣布,“帕克”太陽探測器首次“觸摸”到太陽。

  這些追逐太陽的“誇父”們(men) ,有望為(wei) 人類揭示更多有關(guan) 太陽的秘密。

(責編: 陳濛濛)

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