太阳表面出现神秘“龙卷风”(图)

如同纺纱错综交织的太阳“龙卷风”

据国外媒体报导，近日一组科学家使用陆基天文望远镜和空间望远镜平台观测到太阳表面出现超级巨型“龙卷风”的情景。科学家认为这些巨型“龙卷风”由炙热的等离子体组成，每个可延伸达1800英里，大约为2900公里的高度，每小时可旋转移动达9000英里。在此之前，研究小组曾于2008年首次观测到疑似太阳“龙卷风”的踪迹，但直到本次观测前还无法确认这些巨型涡流是否真实吁在。

根据奥斯陆大学的天体物理学家、本项研究的一位合作研究人员斯文•魏德迈博姆（Sven Wedemeyer-Bohm）介绍：“我们观察到太阳表面出现了一些不同寻常的炙热等离子体物质，因此我们意识到那儿正在发生着什么，但不知道到底是何种机制引发的现象。”研究小组的科学家从太阳大气结构进行推断，计算出了太阳表面在任一时间吁在高达1.1万个“龙卷风”现象。根据新的计算机模拟结果显示，科学家们认为太阳表面出现的神秘“龙卷风”可能是一个悬而未决之谜的一个关键因素，即为什么太阳最外层发生的日冕物质比如太阳光球上层的温度高出了大约300倍。

该问题是一个太阳研究学上的热点，我们可以通过在日全食期间观测到太阳微弱的上层大气或者日冕物质。在1939年，研究太阳的天文学家通过日食现象测量了日冕物质的温度，确定了其值大约在360万华氏度，大约是200万摄氏度左右，而太阳大气上层的温度为1万华氏度，约为5500摄氏度。这就是说，太阳日冕的温度远远超过了光球层上层的温度，而按常规概念理解，太阳核心温度最高，向外依次降低，最外层的温度应该处于较低的范围，但事实上并非如此。

研究人员斯文•魏德迈博姆认为其中必然吁在由内之外的能量运输，但究竟是何总机制记忆何种物质参与其中还不得而知。除了太阳“龙卷风”解释外，还有两个理论用于解释神秘的日冕高温之谜。一个理论认为太阳可发生无数次的“纳米级”太阳耀斑爆发事件，可不断地向外发射能量，并加热日冕。另一种理论认为太阳表面吁在神秘的阿尔芬（Alfven waves），波速可达到每小时900万英里，大约为1450万公里，沿着太阳磁场线运动，并将能量转移到日冕上。

因此，观测发现的太阳“龙卷风”为日冕物质高温之谜提供了一个新的解决思路，同时也可以吸收另外两种解释方法。研究小组开发了新的计算机模型用来解释太阳“龙卷风”的结构，他们获得的数据来自于瑞典的1米口径太阳观测望远镜以及隶属于美国国家航空航天局的太阳动力学天文台。基于这个计算机模拟，研究人员斯文•魏德迈博姆和他的同事们认为太阳“龙卷风”形成于太阳表面出现的高温粒子流动，它们被激发后进入大气然后沉降下来。

往下运动的粒子将沿着太阳的磁场线进行旋转，于是产生了漩涡状结构。每一个旋转“龙卷风”场可以延伸数千公里干涉太阳的日冕活动，并将炙热的表面等离子体能量传递给日冕物质，持续时间为十三分钟。然而，在其他恒星上是否也会出现类似的“龙卷风”现象呢？根据目前的研究进展，研究小组认为还缺乏足够的证据证明其他恒星上“龙卷风”的吁在。尤其是在太阳为期11年的周期循环中，我们还不知道太阳“龙卷风”的数量以及强度等信息。研究小组在最近的观测中发现了新的巨型“龙卷风”的踪迹，这可能是因为太阳目前正在朝着最大活跃期前进。

根据伦敦大学的太阳物理学家谢尔盖•扎尔科夫（Sergei Zharkov）介绍：“我现在想要得到更多的关于太阳龙卷风的观测数据，以此来评估其对日冕物质加热的作用效果。”但是这样的评估可能不足以概况在不同活跃期内整个太阳的活动规律，只能说是一次较为有意义的评估。科学家斯文•魏德迈博姆的研究小组目前正在收集更多的关于太阳“龙卷风”的观测数据，并将研究结果用于太阳系之外的恒星观测验证。在研究人员的模型中，表面温度仅有太阳一半的恒星，却产生了磁场“龙卷风”。