科學(xué)家揭示新浮磁場引發(fā)太陽爆發(fā)的關(guān)鍵條件
太陽爆發(fā)，也稱為太陽風(fēng)暴，是空間災(zāi)害性天氣的擾動源，對航空航天、通訊導(dǎo)航等高科技活動帶來潛在的影響。太陽爆發(fā)的能量來源于磁場，而爆發(fā)源區(qū)的核心磁場結(jié)構(gòu)是磁繩。磁繩在特定的條件下是不穩(wěn)定的，可以觸發(fā)太陽爆發(fā)。然而，何種條件下的新浮磁場能夠引起爆發(fā)一直是科學(xué)家們關(guān)注的焦點(diǎn)和爭議點(diǎn)。
近日，中國科學(xué)院云南天文臺研究員林雋團(tuán)隊聯(lián)合哈佛-史密松天體物理中心博士沈呈彩團(tuán)隊，通過理論分析提出了“暗條通道”函數(shù)C，以判斷新浮磁場能否引發(fā)太陽暗條失去平衡，為預(yù)測太陽爆發(fā)提供了新的理論依據(jù)。
研究團(tuán)隊利用二維磁場模型，分析了新浮磁場和暗條的相互作用，重點(diǎn)揭示了新浮磁場的極性、位置和強(qiáng)度對暗條穩(wěn)定性的影響。他們定義了一個“暗條通道”函數(shù)C，將光球以下區(qū)域劃分為三個部分：暗條通道內(nèi)(C<0)、通道邊界(C=0)和通道外(C>0)。研究表明，新浮磁場的位置和極性對暗條的早期運(yùn)動趨勢起決定性作用。在通道內(nèi)，當(dāng)新浮磁場與背景磁場的極性相反時，暗條會向上運(yùn)動；極性相同時則向下運(yùn)動。通道邊界的新浮磁場不會引發(fā)暗條的豎直運(yùn)動，而通道外的新浮磁場表現(xiàn)出與通道內(nèi)相反的運(yùn)動趨勢。
這一發(fā)現(xiàn)為理解太陽爆發(fā)的物理機(jī)制提供了新的視角。通過引入暗條通道函數(shù)C，研究人員可以在系統(tǒng)演化的初期，即根據(jù)C的取值預(yù)測系統(tǒng)的演化趨勢、災(zāi)變是否發(fā)生，甚至因災(zāi)變失去平衡之后產(chǎn)生的日冕物質(zhì)拋射(CME)的運(yùn)動方向。這一方法大大提高了我們對太陽爆發(fā)事件的預(yù)測能力。
此外，云南天文臺的研究人員也利用一米新真空太陽望遠(yuǎn)鏡捕捉到了新浮現(xiàn)磁場導(dǎo)致暗條爆發(fā)和暗條形成的完整過程。他們發(fā)現(xiàn)，新浮現(xiàn)的磁場與暗條上方的磁環(huán)發(fā)生了多次的相互作用，這些相互作用一方面致使暗條系統(tǒng)失去平衡并最終觸發(fā)其爆發(fā)形成日冕物質(zhì)拋射，另一方面還導(dǎo)致了一個熱通道結(jié)構(gòu)的形成。這一觀測結(jié)果進(jìn)一步支持了理論研究的結(jié)論，揭示了新浮磁場觸發(fā)暗條爆發(fā)的詳細(xì)物理過程。
綜上所述，科學(xué)家們在揭示新浮磁場引發(fā)太陽爆發(fā)的關(guān)鍵條件方面取得了重要進(jìn)展。這些研究成果不僅為我們理解太陽活動的物理機(jī)制提供了新的視角，也為預(yù)測和防范太陽風(fēng)暴對地球的影響提供了重要的理論依據(jù)。
相關(guān)研究成果Theoretical Studies on the Evolution of Solar Filaments in Response to New Emerging Flux于近日發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志快報》(The Astrophysical Journal Letters)上。
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