天文学家追踪慢太阳风的来源

不断有太阳能从太阳中流出，这在艺术家的渲染图中得以描绘。太阳风一直在绕过地球。

天文学家利用新近处理的观测结果，发现了传说中的迹象，即穿过地球的缓慢太阳风起因于被称为磁重联的磁现象。

从地面上的有利位置看，太阳似乎像是一团静止的光球，但实际上，它充满了活动。太阳耀斑和日冕物质抛射的爆发在太阳的炽热大气层电晕中爆炸，将光和高能粒子发送到太空。日冕也不断释放带电粒子流，称为太阳风。

但这不是您可以放风筝的风。

即使最慢的太阳风也可以达到约700,000 mph的速度。尽管科学家对太阳风有很多了解，但慢风的来源仍然是个谜。现在，位于马里兰州格林贝尔特的美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的一个小组已经研究了慢速太阳风的详细案例研究，使用了新近处理的近地观测资料来确定实际上是9300万英里外的风的种子。太阳。研究小组在被地球席卷的风中发现了明显的迹象，表明它起源于被称为磁重联的磁现象。关于这些结果的论文已于2016年4月22日发表在《地球物理研究快报》上。

知道慢太阳风的来源对于理解地球周围的空间环境非常重要，因为近地空间的大部分时间都沐浴在这种风中。正如了解冷锋和暖锋的来源来预测地球天气一样重要，了解太阳风的来源可以帮助弄清地球周围的太空天气-那里的变化有时会干扰我们的无线电通信或GPS，不利于指导航空和海军运输。

慢速和快速的太阳风

毫不奇怪，快速太阳风的传播速度比慢风要快得多，最高时速为170万英里/小时，但是快速和慢速太阳风之间最明显的区别在于它们的成分。太阳风是所谓的等离子体，是由带电粒子（主要是质子和电子）以及微量的氦和氧等重元素组成的加热气体。在两种类型的风之间，重元素的数量及其电荷状态或电子数量不同。

Goddard的太阳能科学家Nicholeen Viall说：“慢速太阳风的成分和电荷状态与快速太阳风的成分和电荷状态完全不同。”“这些差异意味着它们来自太阳的不同地方。”

通过研究其成分，科学家们知道快速的太阳风是从日冕孔的内部发出的。日冕孔是日冕更暗，更冷的太阳大气区域。另一方面，缓慢的太阳风与赤道周围较热的区域有关，但还不清楚如何释放缓慢的太阳风。

但是新的结果可能提供了答案。

追踪来源：磁重连

在有强磁场的任何地方（例如在太阳的磁性环境中），都可能发生磁重新连接。想象一下，磁力线指向一个方向，附近的另一条磁力线朝相反的方向移动。当它们汇聚在一起时，磁力线将取消并重新形成，每个磁力线都会执行某种U形转弯并弯曲以沿垂直方向移动。由此产生的新磁场线会产生很大的力-就像松紧的橡皮筋一样被释放-向外喷射等离子体。这种等离子体是缓慢的太阳风。

该小组研究了慢风中90分钟的周期性结构的间隔，并确定了磁性结构，这些结构是磁性重新连接的典型指纹。他们还发现，每包90分钟的慢风都表现出令人着迷且不断重复的变化性，这些变化只能是太阳重新磁连接的残余。

Viall说：“我们发现慢速太阳风的密度和电荷状态成分每90分钟上升和下降一次，从通常的慢速风到被认为是快速风。”“但是在低风速下，速度是恒定的。这只能通过在太阳处重新磁连接，同时进入快速和慢速风源区域来实现。”

研究人员大约在15年前使用“风”飞船首次发现了周期性密度结构。“风”飞船于1994年发射，用于观测地球周围的空间环境。科学家观察到了地球附近称为磁层的磁场的振荡。

戈达德的磁层科学家拉里·科普科（Larry Kepko）说：“人们认为，当太阳风突然使压力升高时，磁层就像钟声一样响。”“我们仔细观察，发现了太阳风中的这些周期性。磁层的作用更像是鼓而不是钟。”

但是风只为研究人员提供了慢速太阳风的密度和速度的测量值，而无法确定其来源。为此，他们需要成分数据。

此外，为了解决这个问题，来自不同学科的科学家需要共同努力，对整个系统进行解释。Kepko研究磁层，而Viall研究太阳。通过观察地球附近和太阳下发生的事情，该小组可以确定太阳缓慢风的来源。

科学家们转向了NASA的Advanced Composition Explorer。ACE于1997年启动，旨在研究和测量几种类型的太空物质的成分，包括太阳风和宇宙射线。它可以观察太阳粒子，并帮助研究人员确定太阳风的元素组成和速度。

Kepko说：“没有ACE数据，我们将无法进行这项研究。”“没有其他工具可以在我们需要的时间分辨率下为我们提供信息。”

该小组正在继续研究成分数据，以找到周期性密度结构的其他实例，以确定所有慢速太阳风的来源是否为磁重联。他们的案例研究清楚地表明，这一特殊事件是磁场重新连接的结果，但他们希望找到其他示例来表明这是为缓慢的太阳风提供动力的最常见机制。

随着研究小组收集到更多有关磁重联及其在太阳附近的影响的信息，这将增加有关这一现象的知识，这是因为整个地球都发生了磁重联事件。

“如果我们能在这里实际测量磁场的情况下理解这种现象，就可以更好地掌握这些基本物理过程如何在宇宙中其他地方发生，”维厄尔说。

出版物：L. Kepko等人，“ L1观测结果对通过太阳重新连接形成缓慢的太阳风的影响”，《地球物理研究快报》，2016年； DOI：10.1002 / 2016GL068607