表面溫暖的太陽(yáng)下,太陽(yáng)的能量是否會(huì)比我們想象的更強(qiáng)大?

太陽(yáng)的日冕比太陽(yáng)表面更熱,這難道就是太陽(yáng)急速膨脹的原因嗎?雖然恒星的表面有大概5800攝氏度,但是所謂太陽(yáng)的日冕的溫度有數(shù)百萬(wàn)度

導(dǎo)致太陽(yáng)發(fā)熱的“加速器”是什么?數(shù)據(jù)表明,太陽(yáng)的日冕比太陽(yáng)表面更熱,這難道就是太陽(yáng)急速膨脹的原因嗎?雖然恒星的表面有大概5800攝氏度,但是所謂太陽(yáng)的日冕的溫度有數(shù)百萬(wàn)度。

表面溫暖的太陽(yáng)下,太陽(yáng)的能量是否會(huì)比我們想象的更強(qiáng)大?

太陽(yáng)的日冕比太陽(yáng)表面會(huì)更熱,但不比太陽(yáng)的核心熱。它的內(nèi)部部分是由核心、放射區(qū)、有限的控線區(qū)和到表面的對(duì)流區(qū)所形成。在原子核中,氫原子在大約1500萬(wàn)度的溫度下生存。氫轉(zhuǎn)化為氦作用是為太陽(yáng)提供能量的。能量以光子的形式離開(kāi)原子核。許多年后,光子會(huì)設(shè)法去到達(dá)表面。要知道恒星的表面不是固體,它是一個(gè)氣球。從表面上看,太陽(yáng)上的大氣層與地球上的大氣層非常不同。

令人震驚的是,雖然太陽(yáng)表面的溫度約為5800攝氏度,但是所謂的日冕卻是太陽(yáng)溫度的數(shù)百萬(wàn)度。這對(duì)每一個(gè)人、大眾以及從事科學(xué)的人們來(lái)說(shuō)都是非常違反直覺(jué)的。在熱源中,例如太陽(yáng),當(dāng)離開(kāi)其表面時(shí),溫度應(yīng)該會(huì)下降。這在太陽(yáng)下并不會(huì)發(fā)生。這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)困擾了太陽(yáng)物理學(xué)家和物理學(xué)家大約七十年。卻依舊沒(méi)有解決這個(gè)問(wèn)題。

有相當(dāng)多的理論都是可行的。在2000年,太陽(yáng)物理學(xué)家解釋日冕為什么會(huì)如此熾熱的模擬進(jìn)行了詳盡的編制,發(fā)現(xiàn)了大約22個(gè)模型,所有模型都是合理的。我認(rèn)為能解決它的小組會(huì)獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。如何發(fā)現(xiàn)這些東西也是很有趣的。在70年前日食期間,這是我們唯一能真正看到太陽(yáng)的日冕的時(shí)候。瑞典物理學(xué)家艾德倫(Bengt Edlén)看見(jiàn)了一些顏色和一些光譜線,并在實(shí)驗(yàn)中證實(shí),只有在溫度為數(shù)百萬(wàn)度的時(shí)候,這些才會(huì)發(fā)生,這是非常驚人的發(fā)現(xiàn)。實(shí)際上有很多人認(rèn)為這是不可能的,但是實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明,艾德倫就是正確的,今天我們毫不懷疑日冕的溫度是數(shù)百萬(wàn)度。

在解釋它的理論中分為兩個(gè)學(xué)派,尤金·帕克(Eugene Parker)是一位非常重要的太陽(yáng)物理學(xué)家,他在七八十年代的時(shí)候提出了一個(gè)假設(shè),這種變暖的情況可以用一種叫做納米耀斑的現(xiàn)象來(lái)解釋,這種現(xiàn)象用西班牙語(yǔ)解釋就是納米耀斑。太陽(yáng)內(nèi)部的磁場(chǎng)完全侵入了太陽(yáng)的大氣層。因此有種覆蓋物是在太陽(yáng)表面,是向太陽(yáng)大氣層上升并且不斷移動(dòng)的磁線。在有些時(shí)候,這些磁力線會(huì)相互靠近或相互交叉。當(dāng)這些磁力線相交時(shí),它們就會(huì)釋放出能量。將它們稱之為納米,因?yàn)樗鼈兊哪芰肯鄬?duì)于太陽(yáng)正常的耀斑能量低了一萬(wàn)億倍。這些耀斑有時(shí)會(huì)出現(xiàn)有時(shí)又會(huì)消失,出現(xiàn)時(shí)甚至?xí)绊懙孛嫔系耐ㄐ?。物理學(xué)家帕克理論中的那些耀斑會(huì)小得多,但它們會(huì)非常頻繁的出現(xiàn)并且無(wú)處不在。該理論說(shuō)的是,這些小爆炸會(huì)導(dǎo)致日冕環(huán)發(fā)熱。

另一個(gè)偉大的理論是瑞典的太陽(yáng)物理學(xué)家漢內(nèi)斯·阿爾文(Hannes Alfvén)的阿爾文波。這個(gè)基于來(lái)自太陽(yáng)表面的波。這些波將沿著場(chǎng)線傳播,并導(dǎo)致路徑中的等離子相互共振并且向側(cè)面移動(dòng),進(jìn)而消耗能量,這種能量能夠加熱太陽(yáng)的日冕環(huán)。

近幾年來(lái),已經(jīng)發(fā)表的工作在觀測(cè)上證明了阿爾文波和納米耀斑的存在,但這種現(xiàn)象是否是加熱日冕的原因還有待觀察。我的觀點(diǎn)是,這可能是不同現(xiàn)象的相結(jié)合。卡博內(nèi)爾是物理學(xué)專家,太陽(yáng)天體物理學(xué)領(lǐng)域的研究員,是歐洲太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡科學(xué)咨詢委員會(huì)的成員,也是(挪威)的分析數(shù)據(jù)的科學(xué)家。

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