2024-08-15 07:27来源:本站
科学家们发现了太阳磁场可能的起源,但并不是他们认为的地方。
这一发现是通过复杂的计算机模拟得出的,它表明太阳的磁场是由太阳表面最外层等离子体的不稳定引起的,而不是像研究人员之前认为的那样来自恒星的深处。
如果这些发现是正确的,他们的发现将使科学家们有更好的机会预测太阳耀斑和风暴,这些耀斑和风暴可能导致停电,瘫痪互联网,甚至导致卫星坠落地球。研究人员在5月22日发表在《自然》杂志上的一项研究中披露了他们的发现。
“我认为这个结果可能会引起争议,”麻省理工学院的研究科学家基顿伯恩斯在一份声明中说。“社区的大多数人一直专注于在太阳深处寻找发电机的作用。现在我们展示了一种不同的机制,似乎与观察结果更吻合。”
太阳是一个巨大的等离子体球,其带电离子旋转产生强大的磁场。这个翻滚流动的等离子体区域,被称为“对流区”,包括太阳半径的前三分之一——从表面延伸到地表以下大约124,000英里(200,000公里)。
磁力线不能相互交叉,所以有时这些磁场在突然断裂之前会打结,这反过来会向太空发射被称为太阳耀斑的辐射,或者被称为日冕物质抛射(cme)的巨大太阳物质羽流。一旦发射,cme以每小时数百万英里的速度行进,从太阳风中扫过带电粒子,形成一个巨大的组合波前,如果指向地球,就会引发地球上的地磁风暴。
但研究人员并不确定太阳的大部分磁性究竟来自哪里。此前,科学家们曾试图利用3D计算机模拟来绘制等离子体的流动图,但这些模型往往过于简单。
伯恩斯说:“这些模拟需要在国家超级计算设备上运行数百万小时,但它们产生的结果仍然远不及实际的太阳那样动荡。”
在这项新研究中,研究人员转而使用了来自日震学领域的数据,该领域通过观察太阳外表面的振动来推断太阳内部的结构。
研究人员利用这些表面振动的算法创建了他们的模型,结果表明,太阳表面前5%到10%的等离子体流动的变化与从外部看到的磁场最接近。当他们在模拟中加入太阳深层可能产生的影响时,图像变得更加模糊——不再与观测到的太阳磁场相匹配。
伯恩斯说:“我们在观察太阳时看到的特征,比如许多人在最近的日食中看到的日冕、太阳黑子和太阳耀斑,都与太阳的磁场有关。”“我们表明,太阳表面附近的孤立扰动,远离深层,可以随着时间的推移而增长,从而可能产生我们所看到的磁性结构。”
通过进一步发展他们的模型,研究人员希望更好地理解并最终预测太阳风暴。太阳活动大约以11年为一个周期,强烈的太阳耀斑和日冕物质抛射更有可能发生在太阳活动的高峰期,也就是太阳活动极大期。科学家们认为,我们可能已经进入了当前周期的太阳活动极大期,而这一时期可能比最初预测的更为强烈
不断增加的活动使高能等离子体和x射线爆发波猛烈撞击地球磁场,导致星链卫星瘫痪,引发无线电中断,并导致远在宾夕法尼亚、爱荷华州和俄勒冈州南部的极光。