太阳上的磁场可以解开长期以来的太阳加热之谜

（神秘的地球uux.cn）据美国太空网（莎米拉·库图努尔）：长期以来，科学家们一直想知道为什么太阳大气中带电粒子的热汤在远离太阳表面时会变得更热。

新的研究可能有答案，发现太阳外层大气或“日冕”的超热性质可能是由于这种星云状等离子体中小尺度波的有趣行为。这些波被科学家称为“动力学阿尔芬波”或“KAW”，是由太阳光球层中的运动表现出来的磁场的波状振动。

这些发现可能为解开看似违反物理学的“日冕加热之谜”提供重要线索，即为什么日冕比可见的太阳“表面”或光球层热数百倍，而光球层辐射了我们从太阳看到的所有光。

这项研究背后的团队由阿拉巴马大学亨茨维尔分校的研究员Syed Ayaz领导，他们提出理论，随着KAW的传播，它们会消散并加热太阳的日冕。因此，它们是一种重要的，尽管是小规模的，能量在太阳等离子体中传递的机制。

阿亚兹说，这一现象可以解释为什么太阳的可见表面约为10000华氏度（5500摄氏度），而标志着太阳大气层最上部的日冕超过200万华氏度（110万摄氏度）。

阿亚兹在最近的一份声明中说：“几十年来，阿尔芬波已被证明是将能量从一个地方输送到另一个地方的最佳候选者。”。“到目前为止，还没有太阳航天器任务提供有关太阳附近这些现象的预测。”

电晕加热之谜如何挑战物理学

太阳的大部分能量来自其核心，即核聚变发生的地方。这意味着随着太阳内部的移动，太阳应该会变得更热。我们恒星的大部分层都遵循这一原则。然而，尽管日冕距离太阳核心比太阳表面远数百万英里，但它仍然比光球层热得多。

阿亚兹和他的同事研究了KAW在等离子体中的影响，这些等离子体漂浮到相当于太阳半径10倍的高度。阿亚兹说，在这样的距离下，当波与充满“离子”的太阳带电等离子体相互作用时，它们“迅速消散，以加热的形式将能量完全转移到等离子体粒子上”。

该团队的研究结果表明，波浪的能量可以到达日冕并加热它，尽管它们对日冕温度的贡献程度还有待观察。

一张显示太阳各层的图，包括日冕和下面的光球层（图片来源：uux.cn美国国家航空航天局）

阿拉巴马大学空间等离子体与空气动力学研究中心主任Gary Zank表示，这项新研究“为磁场中的能量如何转化为加热由质子和电子等带电粒子组成的等离子体这一关键问题提供了重要见解”，他没有参与这项工作。

欧洲航天局太阳轨道飞行器和美国国家航空航天局太阳动力学天文台（SDO）的数据加强了最新研究的发现。SDO之前发现，随着时间的推移，另一种通过日冕传播的高频拱形磁波也会向太阳的外层大气中释放大量能量，导致百万度高温层的加热。

为日冕提供热量的类似过程是美国国家航空航天局最近一次探空火箭任务的重点。该任务名为MaGIXS-2，是马歇尔掠入射X射线光谱仪第二次飞行的缩写，于7月中旬发射到太空几分钟，收集太阳的X射线。

这些射线特别能说明我们恒星内部释放能量的频率，这可能有助于科学家更多地揭示日冕是如何被加热的。

即使科学家们继续拼凑太阳日冕如何变得如此热的谜题，与太阳磁场相关的其他加热机制也被排除在外。例如，科学家怀疑太阳磁场中的某些S形弯曲将大量磁能释放到周围的等离子体中，使其升温并加速引发风暴的太阳风。

然而，在周一发表在《天体物理学杂志快报》上的另一篇论文中，对帕克太阳探测器绕太阳的前14圈进行了分析，没有发现日冕内有这种备受追捧的特征的证据。

密歇根大学的研究科学家Mojtaba Akhavan Tafti领导了这项研究，他在一份声明中指出，帕克太阳探测器即将进行的太阳之旅，可能最早在今年12月，可能会揭示更多关于这一长达数十年的谜团的见解。

该团队的研究发表在上周的《天体物理学杂志》上。

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