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谁引爆了太阳耀斑  

2006-06-01 14:21:19|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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谁引爆了太阳耀斑 - 科学美国人 - 环球科学
 
太阳大气层中的突然爆炸,在短短几分钟内释放出相当于数十亿颗原子弹的能量。
耀斑的起因是太阳磁场突发的重新排布。这些磁场从太阳表面向上拱起,可以通过
在磁场束缚下的发光气体来追寻它们的踪迹。

撰文 弋登.D.霍尔曼( Gordon D.Holman)

    03年10月底11月初,科学家目睹了一场有记录以来最大的太阳耀斑(solarflare)爆发。这些带电粒子大规模地倾泻而出,即使在地球以及地球周围的空间里也显而易见——这里距离源头整整有1.5亿千米远。举例来说,突击到我们邻近空间中的粒子,它们的轰击有时会非常强大,以至于许多科学卫星和通信卫星不得不暂时关闭,少数还遭到永久性的损伤。同样,国际空间站的宇航员也面临着危险,不得不到空间站上防护相对较好的服务舱中寻求庇护。在地球上,定期航班避开了高空航线,因为在那里,飞行员可能会遇到无线电通讯方面的问题,乘客和乘务人员可能吸收到的辐射剂量令人担忧。电网也不得不严格监控电涌(surge)。尽管有了这些努力,瑞典南部的5万户居民还是短暂地失去了电力供应。

    幸运的是,即使与最糟糕的太阳风暴狭路相逢,地球的磁场和大气层也可以保护地球上绝大多数的人免遭蹂躏。但是社会对科技的依赖日益加深,使得在某种程度上,几乎每个人都容易遭受攻击[参见《科学美国人》2001年4月号詹姆斯·L·伯奇所著《太空风暴的怒吼》一文]。在大耀斑爆发的过程中,最大的潜在破坏来自那些高速射离太阳外层大气的物质——在空间物理学家的术语中,它们被称为“日冕物质抛射(coronalmassejections)”。其中一些抛射事件会将巨量的电离气体送入与地球相撞的轨道中,就像2003年多次异常巨大的耀斑爆发那样。

    尽管科学家一直想弄清楚是什么引起了耀斑爆发和日冕物质抛射(它总是伴随着众多耀斑出现),但只有在大约最近十年中,观测才达到足够的水准,足以揭露出它们的纷繁复杂,阐明它们背后的物理机制。这多亏了20世纪90年代引入的一些新技术。结果证明,问题的关键在于磁力线突然的重新排布,这种现象被称为重联(reconnection)。

难以捉摸的磁场

    地球上的天气,虽然复杂,但至少是由常见的过程——阳光加热、气压差异和风况变化产生的。因此,大部分人都能靠直觉感受到天气变化的原因。比如,为什么某天天气晴朗,第二天却会下雨。相反,太阳耀斑以及“空间天气(spaceweather)”的其他方面却与磁场和气体之间的相互影响有关。那些气体炽热得足以使自身电离,也就是说,组成气体的原子被剥去了电子。我们无法直接观察到这种相互作用,也难以形成图像思维;即便对专家来说,也是如此。这些玩意儿是如何产生太阳耀斑的?最主要的观点——磁重联可以追溯到20世纪五六十年代。不过支持它的观测证据却姗姗来迟,迟到如此之久,以致一些空间物理学家都要开始怀疑这种理论的价值了。

   ... ...

原文地址: http://www.sciam.com.cn/article.php?articleid=180

 

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