物理学家解决70岁的磁波之谜

admin 2018-05-14

太阳表面上的太阳黑子的视图,这里可以看到黑色的等离子体,其磁场强度与现代医院核磁共振成像仪中的磁场强度相似。然而,太阳黑子的大小与我们自己的地球相当(请参阅右下角描​​绘的地球比例尺),从而为这些结构提供了巨大的动力和能量。最近在“自然物理学”上发表的工作揭示了首次证明源自太阳黑子中心的罕见的磁波如何能够形成几十度加热周围等离子体的冲击波。学分:贝尔法斯特女王大学

贝尔法斯特女王大学的科学家们领导一个国际团队发现了一个突破性的发现:磁波通过太阳可能是加热大气和推动太阳风的关键

太阳是维持地球上所有生命的能量来源,但对此事仍不得而知。然而,女王大学的一组研究人员现在已经在一篇发表在“自然物理学”上的研究论文中解开了一些谜团。

1942年,瑞典物理学家和工程师HannesAlfvén预言存在由于磁性作用于等离子体的新型波,导致他在1970年获得诺贝尔物理学奖。自从他的预言以来,阿尔文波一直与各种来源有关,包括核反应堆,包围彗星的气体云,实验室实验,医学MRI成像以及我们最近的恒星 - 太阳大气层中的研究结果

位于太阳边缘的太阳黑子,在这里可以看到黑色的等离子体,其磁场强度与现代医院核磁共振机器中的磁场强度相似。然而,太阳黑子的大小与我们自己的地球相当(参见右上角描绘的地球比例尺),从而为这些结构提供了巨大的动力和能量。从高磁性太阳黑子向上延伸的是能够引导和引导太阳最深层内动态运动的场线。最近在“自然物理学”上发表的工作揭示了首次证明从太阳表面向上引导的罕见的磁波如何能够形成几十度加热周围等离子体的冲击波。图片来源:Emma Gallagher

科学家们多年来一直认为,这些海浪可能在维持太阳的极高温度方面发挥重要作用,但直到现在还未能证明这一点。

贝尔法斯特女王大学数学与物理学院的David Jess博士解释道:“很长时间以来,全球科学家都预测阿尔芬波会从太阳表面向上行进,从而破坏更高层,释放出大量热能。在过去的十年里,科学家们已经能够证明这些波的存在,但直到现在还没有直接的证据表明他们有能力将它们的运动转化为热量。“

“在女王宫,我们现在带领一个团队检测并精确定位阿尔芬波在太阳黑子中产生的热量。这个理论是在75年前预测的,但我们现在首次证明了这一点。我们的研究打开了一扇新窗口,可以了解这种现象如何在其他领域如能源反应堆和医疗设备中发挥作用。“

国际团队包括贝尔法斯特女王大学;奥地利空间研究所;佐治亚州伊利亚州立大学;美国国家太阳观测站; Instituto deAstrofísicade Canarias,西班牙;美国洛克希德马丁公司和美国加利福尼亚州立大学北岭分公司

这项研究使用了美国新墨西哥州Dunn太阳望远镜的先进高分辨率观测数据和美国宇航局太阳动力学观测站的互补观测数据在太阳黑子中出现的最强磁场。这些太阳黑子有着类似于医院里现代MRI设备的强烈磁场,比我们自己的星球大得多。

塞缪尔格兰特博士来自女王的评论:”通过将太阳的光芒打破其组成颜色,我们的国际团队的研究人员能够检查太阳大气层中周期表中某些元素的行为,包括钙和铁。“

“一旦这些元素被提取出来,在图像序列中就会检测到强烈的闪光。这些强烈的闪光具有Alfvén波浪将其能量转换为冲击波的所有特征,与超音速飞机创造景气的方式类似,因为它超过声速。激波然后波及周围的等离子体,产生极高的热量。使用超级计算机,我们能够分析数据,并在历史上第一次显示,阿尔文波能够在其平静的背景下猛烈地增加等离子体的温度。“

出版物:Samuel D. T. Grant等人,“太阳色球中的Alfvén波耗散”,Nature Physics(2018)doi:10.1038 / s41567-018-0058-3

来源:艾玛加拉格尔,贝尔法斯特女王大学


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