最新研究表明,史诗般的“终结者”事件可能导致巨大的太阳海啸

太阳是活跃的。这里有高耸的等离子喷泉,有比地球大500倍的神秘物质组成的“熔岩灯团”,还有每11年左右就会扭曲、旋转、断裂、猛冲进太空的严重破坏了地球电网的扭曲磁场。

太阳黑子的活动周期是11年。左图拍摄于2019年6月,展现了太阳黑子的低谷期(太阳黑子活动弱)。右图拍摄于2014年4月,展现了一次太阳黑子的高峰期(太阳黑子活动强)。(图片版权:美国航空航天局)

太阳黑子活动强时,太阳赤道的附近会突然出现大量太阳黑子。在尝试更好地理解这11年的周期时,科学家们发现了一种新的反应太阳活跃的形态。当一个太阳活动周期结束,另一个开始时,太阳可能会经历剧烈的磁场碰撞,称为“终结者”事件,并产生巨大的等离子海啸,一次可以在太阳表面出现数周。

距两个研究的作者说,这些太阳海啸可能与太阳周期缺少联系,并加速了太阳黑子的产生。太阳黑子便是出现在强磁力线附近,并且比太阳表面其他部分要冷的巨大斑点,它们通常出现在太阳的中纬度地区,并在形成数周后由赤道附近开始消失。

“我们已经观测了太阳黑子活动周期几百年,但是怎么样一种机制能够在如此短的时间内,将信号从周期结束的赤道,传到下一个周期开始的中纬度地区,这仍是个迷。” 莫苏米·迪克帕提,一位在美国科罗拉多州博尔德高海拔观测站的资深科学家,同时是这两项新研究的作者之一,在一份报告中写到。

迪克帕提和同事们认为,太阳海啸可能是答案。

在第一个研究中,研究人员观察了140年来从地球和卫星上获得的太阳观测数据。科学家们关注的是日冕亮点的运动,即太阳大气中磁场热点上方形成的小的等离子环。这些点在消失前会释放出大量紫外线,整个过程通常在一天内结束。研究人员认为,不同于太阳黑子只出现在太阳活动频繁的时期(被称为太阳活动的高峰),亮点可以出现在活动较少的时期(被称为太阳活动的低谷)。这为太阳活动周期提供了一个更全面的观点。

通过追踪这些亮点可以得到一个有趣的图案:亮点最先出现在纬度55°的区域(比太阳黑子出现的区域高大约20°),随后每年往赤道方向移动几度。在之后的几年中,亮点和太阳黑子一同朝赤道继续移动。到达赤道之后,它们全部在“终结者”事件中消失。在此几周后,在太阳的中纬度地区,亮点总是会反复出现。

这张图由25张从2012年4月至2013年4月拍摄的照片合成,展示了太阳黑子在一次太阳活动高峰中朝赤道移动的景象。无论是南半球还是北半球,太阳黑子鲜少在中纬度以上地区出现。两项新研究的作者认为,太阳海啸可以解释这一切。(图片版权:美国航空航天局)

这些“终结者”事件的一些物理特征似乎在高纬度地区触发了下一个周期的开始,同时这也是太阳海啸开始的地方。

在第二项研究(由两位参与第一项研究的研究人员合著)中,研究人员解释了“终结者”事件是如何在太阳赤道附近两条巨大的磁力线的碰撞中结束,从而导致了等离子体的双重海啸的。

研究表明,像这样的磁场线称为“环形磁场线”,因为它们以环状的形式围绕太阳的直径展开,所以当它们在太阳表面移动时,可能会出现亮点和黑子。研究人员写道,这些磁力线可能起到“磁坝”的作用,在它们向太阳赤道推进时,就把等离子体阻挡在身后。

当两条相反的磁力线(一条由太阳的北极产生,另一条由南极产生)在赤道处相会时,相反的电荷相互抵消,导致研究人员所说的“相互湮灭”。磁场线断裂后,释放出被困在它们后面的等离子体,形成两股巨大的潮汐波。潮汐波向前运动,相互反弹,然后以每秒1000英尺(300米)的速度在双海啸中向两极涌去。

在一至两周内,这些波到达两个半球的中纬度,在那里它们遇到另一组磁力线,这些磁力线已经在为下一个太阳周期准备亮点了。当潮汐波撞击这组新的线时,它会将这些磁场线向上提升到表面,导致太阳黑子产生的浪潮伴随这些亮点。

研究人员写道,这样就解释了一个周期结束至下一个周期开始前那个始终如一的间隙。计算机模拟显示,像这样的太阳海啸在理论上是可能发生的,但是现在,它们仍然只是一个很酷的想法。幸运的是,天文学家可能很快就有机会找到这些太阳海啸的真实证据。研究人员认为,从目前赤道附近的亮点活动来看,太阳会在2020年迎来下一次海啸。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. Brandon Specktor-忙碌的北門

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