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《天體物理學(xué)雜志》：新研究發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)許多日冕環(huán)根本就不是環(huán)
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)cnBeta：新的研究挑戰(zhàn)了長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)太陽(yáng)大氣結(jié)構(gòu)的假設(shè)。根據(jù)一篇新的物理論文，許多日冕環(huán)--科學(xué)家們長(zhǎng)期以來(lái)認(rèn)為存在于太陽(yáng)大氣層中的學(xué)雜許多繩狀等離子體--實(shí)際上可能是光學(xué)幻覺(jué)，該論文挑戰(zhàn)了我們對(duì)太陽(yáng)已知和未知的志新普遍假設(shè)。
這項(xiàng)研究由美國(guó)國(guó)家大氣研究中心（NCAR）領(lǐng)導(dǎo)，研究發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》上，發(fā)現(xiàn)依靠的日冕是對(duì)日冕的尖端、現(xiàn)實(shí)的環(huán)根環(huán)三維模擬。幾年前在NCAR進(jìn)行的天體太陽(yáng)模擬，使科學(xué)家們能夠?qū)⑷彰崆谐刹煌奈锢聿糠郑耘Ω綦x單個(gè)日冕環(huán)。學(xué)雜許多
他們發(fā)現(xiàn)，志新許多日冕環(huán)根本就不是研究環(huán)。
雖然研究小組能夠確定他們正在尋找的發(fā)現(xiàn)一些日冕環(huán)，但他們也發(fā)現(xiàn)，日冕在許多情況下，在拍攝的太陽(yáng)圖像中看似環(huán)的東西實(shí)際上可能是太陽(yáng)大氣中明亮等離子體的皺褶。當(dāng)明亮的等離子體片疊在自己身上時(shí)，這些褶皺看起來(lái)就像明亮的細(xì)線，模仿了獨(dú)特的、自成一體的等離子體股的外觀。
研究小組將這一發(fā)現(xiàn)稱(chēng)為"日冕面紗"假說(shuō)，對(duì)我們了解太陽(yáng)具有重大意義，因?yàn)閹资陙?lái)，假定的日冕環(huán)被用作推斷有關(guān)密度、溫度和太陽(yáng)大氣的其他物理特征的信息。
這項(xiàng)研究由美國(guó)宇航局資助，包括來(lái)自NCAR高空觀測(cè)站、洛克希德-馬丁太陽(yáng)和天體物理實(shí)驗(yàn)室、西南研究所和美國(guó)宇航局戈達(dá)德的合作者。NCAR是由國(guó)家科學(xué)基金會(huì)贊助的。
在極紫外光下拍攝的太陽(yáng)圖像中可以看到似乎是日冕環(huán)的東西。對(duì)科學(xué)家來(lái)說(shuō)，它們的存在是一個(gè)自然的假設(shè)，因?yàn)樗衔覀儗?duì)磁性的最基本理解。
大多數(shù)小學(xué)生都曾在某個(gè)時(shí)候看到過(guò)當(dāng)鐵屑被灑在一個(gè)條形磁鐵附近時(shí)會(huì)發(fā)生什么。鐵屑沿著從條形磁鐵的一極到另一極的磁場(chǎng)線定向。這些彎曲的線條散開(kāi)，變得更弱，密度更小，離磁鐵越遠(yuǎn)。
太陽(yáng)圖像中明顯的日冕環(huán)看起來(lái)驚人地相似，而且由于太陽(yáng)中有一個(gè)重要的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)線的存在可以將等離子體的繩索困在它們之間并形成環(huán)形，這似乎是一個(gè)明顯的解釋。而事實(shí)上，這項(xiàng)新的研究證實(shí)了這種環(huán)路可能存在。
然而，根據(jù)我們對(duì)磁體的理解，在太陽(yáng)上看到的日冕環(huán)從來(lái)沒(méi)有完全按照它們應(yīng)該有的行為。例如，科學(xué)家們期望太陽(yáng)上的磁場(chǎng)線會(huì)散開(kāi)，就像在鐵屑實(shí)驗(yàn)中一樣，當(dāng)你在日冕中移動(dòng)到更高的位置時(shí)。如果發(fā)生這種情況，被困在磁場(chǎng)線之間的等離子體也會(huì)在邊界之間散開(kāi)，形成更厚、更不明亮的環(huán)。但是太陽(yáng)的圖像并沒(méi)有顯示這種現(xiàn)象。相反，更遠(yuǎn)處的環(huán)狀物仍然顯得薄而明亮。
這些環(huán)狀物可能是日冕面紗上的皺紋，這有助于解釋這個(gè)問(wèn)題和其他與我們對(duì)環(huán)狀物的預(yù)期不一致的地方--但它也提出了新的問(wèn)題。例如，是什么決定了這些褶皺的形狀和厚度？還有，在太陽(yáng)的圖像中，有多少明顯的環(huán)狀物實(shí)際上是真正的鏈狀物，有多少是光學(xué)幻覺(jué)？
日冕環(huán)可能是幻覺(jué)的發(fā)現(xiàn)要?dú)w功于MURaM，這是一個(gè)輻射磁流體力學(xué)模型，在NCAR領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)工作中被擴(kuò)展到了日冕模型。幾年前，由洛克希德-馬丁公司太陽(yáng)能和天體物理學(xué)實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員使用MURaM創(chuàng)建了一個(gè)極其詳細(xì)的日冕模擬。
研究小組將這一發(fā)現(xiàn)稱(chēng)為"日冕面紗"假說(shuō)，對(duì)我們理解太陽(yáng)具有重大意義，因?yàn)榧俣ǖ娜彰岘h(huán)已經(jīng)被用來(lái)作為數(shù)十年來(lái)的太陽(yáng)。
這種模擬在最初產(chǎn)生時(shí)是開(kāi)創(chuàng)性的，因?yàn)樗軌蛲瑫r(shí)模擬太陽(yáng)的多個(gè)區(qū)域所發(fā)生的事情，從對(duì)流區(qū)的上部--大約在太陽(yáng)表面以下1萬(wàn)公里--通過(guò)太陽(yáng)表面和其他區(qū)域，直到進(jìn)入日冕的近4萬(wàn)公里。太陽(yáng)的這些不同區(qū)域涵蓋了廣泛的物理?xiàng)l件，包括密度和壓力的差異，因此科學(xué)家們以前沒(méi)有想出一個(gè)辦法，在一個(gè)統(tǒng)一的模擬中以數(shù)學(xué)方式表現(xiàn)這些區(qū)域。
在其他成果中，新的模擬首次能夠捕捉到太陽(yáng)耀斑的整個(gè)生命周期，從太陽(yáng)表面以下的能量積累到表面耀斑的出現(xiàn)，最后到能量的爆炸性釋放。
該模型還產(chǎn)生了包含磁場(chǎng)和等離子體結(jié)構(gòu)的3維數(shù)據(jù)集，可用于產(chǎn)生"合成"觀測(cè)。由于日冕在光學(xué)上很薄--意味著相對(duì)容易看穿它--在太陽(yáng)的圖像中，日冕的結(jié)構(gòu)相互重疊。這使得我們很難分辨一個(gè)與其他環(huán)狀物重疊的"環(huán)"是在前面還是后面。也很難分辨出環(huán)狀物本身是否有一個(gè)緊湊的橫截面，就像花園里的水管一樣，還是像一條長(zhǎng)長(zhǎng)的帶子，從邊上看。也有可能看起來(lái)是一條細(xì)線的東西可能是由明亮的等離子體薄片上的褶皺造成的光學(xué)偽影。
MURaM產(chǎn)生的數(shù)據(jù)方塊為科學(xué)家們提供了解剖太陽(yáng)大氣層和單獨(dú)研究重疊結(jié)構(gòu)的機(jī)會(huì)，這是我們目前擁有的觀測(cè)站和儀器所不能做到的。 雖然MURaM的模擬是有史以來(lái)最真實(shí)的日冕之一，但它仍然只是一個(gè)模型。要了解有多少日冕環(huán)實(shí)際上是光學(xué)幻覺(jué)，需要精心設(shè)計(jì)探測(cè)日冕的觀測(cè)方法和新的數(shù)據(jù)分析技術(shù)。