史上最清太陽表面曝光 表面如滾水沸騰 神祕漩渦揭太陽活動線索

撰文:聯合新聞網
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CNN報導,全球最強大的太陽望遠鏡拍下迄今解析度最高的太陽可見表面影像,科學家首次在太陽上直接觀測到大量微小渦旋。研究人員認為,這項發現可能解釋太陽磁場為何會扭曲、纏繞並累積能量,進一步協助了解太陽耀斑等活動如何形成。

美國國家太陽天文台8月5日於科學期刊《自然》(Nature)發表這項研究成果,團隊利用位於夏威夷毛伊島的井上健太陽望遠鏡(Daniel K. Inouye Solar Telescope),觀察太陽黑子附近的磁場活躍區域,拍下太陽可見表面「光球」(photosphere)前所未有的細節。

示意圖(Unsplash@Javier Miranda)

華盛頓郵報報導,太陽的「表面」並非固體,而是溫度約華氏1萬度(約攝氏5500度)、持續翻騰流動的高溫等離子體。研究團隊公布的影片顯示,高溫等離子體形成的渦旋不斷起伏,就像鍋中沸水的氣泡;高溫等離子體會從太陽表面下方向上移動至較冷區域,冷卻後再向下沉回太陽內部。

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研究人員進一步發現,當相鄰的等離子體以不同速度流動時,就可能形成這些微小渦旋,這種現象稱為「開爾文—亥姆霍茲不穩定性」(Kelvin-Helmholtz instability)。科學家過去從理論模型推測,太陽光球可能具備形成這種現象的條件,如今不僅首次直接觀察到,還發現這些渦旋廣泛分布於太陽表面。

科學家長期認為,太陽磁力線彼此扭曲、纏繞後會累積磁能,一旦變得不穩定,能量便可能突然釋放,形成太陽耀斑或日冕物質拋射,但磁力線最初為何會產生這些扭轉,一直沒有明確答案。

這次觀測到的微小渦旋,可能就是其中一項關鍵機制。研究人員認為,這些渦旋會出現在磁場區域邊緣,帶動磁場彼此扭轉、纏繞;同時也像一具具「小型引擎」,在太陽表面產生、傳輸及釋放能量。

這項發現也可能為另一項太陽謎團提供線索:為何太陽外層大氣「日冕」(corona)的溫度遠高於表面。研究團隊認為,這些渦旋能把大規模等離子體流拆解成更小尺度的運動,使能量一路傳遞至微小尺度後,以熱的形式釋放。

研究人員指出,釐清這些微小活動,有助進一步了解太陽耀斑、日冕物質拋射等大型活動。當這類太陽活動朝向地球發生時,釋出的粒子可能干擾衛星、電網及通訊基礎設施;未來持續觀測,也有望協助科學家進一步掌握大型太陽耀斑與太陽風暴的形成機制。

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