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針狀體:日冕加熱機制新解



  根據美國航太總署(NASA)太陽動力觀測衛星(Solar Dynamics Observatory,SDO)和日本日出號(Hinode)衛星的觀測結果顯示:太陽大氣中稱為「針狀體(spicule)」的巨大氣體噴流,其溫度可達數百萬度。這項發現提供一個新解,解釋為何太陽日冕溫度比太陽表面還高出許多,同時還可應用在其他恆星大氣的加熱機制上。

  太陽從內到外的大氣層分別為光球、色球和日冕。光球是一般人所謂的「太陽表面」,平均溫度約5700度,但最外層、向太空延伸的日冕,溫度卻高達100-200萬度;科學家多年來對於太陽日冕氣體如何達如此高溫狀態,提出過各種解釋,但都沒有完全獲得證實。來自日冕的太陽粒子與地球交互作用時會形成極光,當粒子流很強時,甚至會影響地球的通訊和電力系統。因此瞭解日冕的性質,是保護衛星和電力網的重要工作。

  針狀體是1940年代就已觀測到並予以命名的,但對一直很難研究其細節。在可見光影像中,可以見到針狀體,像是噴泉一樣,穿越太陽表面的光球將向上噴入大氣高層。每根針狀體向上傳送的電漿量,高達剛離開太陽的太陽風粒子量的100倍以上。但沒有人知道這些針狀體中是否含有熱氣體,所以從沒人將針狀體和日冕加熱機制連結在一起。

  科學家先前認為日冕的加熱工作都是在高層日冕中完成的,但洛克希德‧馬丁公司(Lockheed Martin)太陽與天文物理實驗室(Solar and Astrophysics Laboratory)Bart De Pontieu等人研究SDO和Hinode資料後的最新觀結果卻顯示:低溫氣體被針狀體從太陽表面向上傳輸到日冕中,並在向上的過程中被加熱到數十萬度,部分氣體更被加熱到數百萬度的程度。這些向上噴發進日冕的氣體,絕大部分會落回太陽表面,但少部分被加熱到百萬度的氣體並不會馬上返回太陽表面。雖然每個針狀體都只遺留一小部分高溫氣體在日冕中,但太陽表面遍佈無數的針狀體,因此總量上來看,絕對足以成為日冕溫度高達數百萬度的來源。



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