http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2016-01-16
太阳耀斑如何出现的？环状结构扭曲崩塌
物理学家发现，从太阳表面拱起的等离子体环之所以断裂或崩塌，是由于磁场强度的变化所导致。图中是太阳耀斑喷射的场景。
美国能源部普林斯顿等离子体物理学实验室的物理学家利用磁场重联实验(MRX)对等离子体环的两种发展过程——一是形成之后崩塌(图中上方分图)，二是形成之后断裂(图中下方分图)——进行追踪。研究人员认为，等离子体环的稳定性是由一种“指引性磁场”的强度决定的。
新浪科技讯 北京时间1月8日消息，据英国《每日邮报》报道，在未来前往火星探险的任务中，人类需要面临的最大问题之一便是太阳耀斑和辐射的威胁，宇宙飞船的运行和宇航员的健康都可能因此受损。
太阳表面的耀斑喷射会将数百万吨的等离子体和辐射抛入太空，这一过程是如何发生的？美国航空航天局(NASA)的研究者一直对该问题兴趣浓厚。现在，科学家认为他们已经弄清楚太阳耀斑形成或未能形成的原因，该发现将有助于NASA判断真实的耀斑威胁和假警报。
在日冕物质喷射事件中，被称为“磁通量绳”的环状结构会从日冕上拱起。随着伸出日冕的距离变长，环状结构会扭曲变形，最终崩塌回太阳表面，或者出现“突然断裂”，从而导致太阳耀斑的形成。
美国能源部普林斯顿等离子体物理学实验室(PPPL)的科学家利用磁场重联实验(MRX)——一种研究磁场对等离子体作用的仪器——在实验室条件下重现等离子体环。他们发现，控制等离子体环崩塌或突然断裂的因素是沿着环结构的磁场强度，称为“环向磁场张力”。当这种力足够强时，能阻止等离子体环出现扭曲和断裂，从而使耀斑不会发生。
研究团队认为，在太阳表面物质喷射时，这种磁场力太弱，不足以维持等离子体环的稳定，从而导致环状结构的破裂。通过探测这些“指引性”磁场的强度，物理学家在理论上可以计算出等离子体环是否有可能断裂并引发太阳耀斑。
研究责任作者克莱顿·迈尔斯(Clayton Myers)解释道：“如果存在强大的指引性磁场，就能指示太阳耀斑喷射出现的可能性较低。”目前，研究团队正在对没有引起耀斑的太阳喷射历史数据进行分析，检查他们提出的机制是否正是耀斑形成的关键因素。
对现代通信系统来说，太阳耀斑是真真切切的威胁。随着太阳物质被抛向太空，由带电颗粒组成的辐射波也会扫向宇宙。如果一个足够庞大的辐射波扫向地球，就有可能导致巨大的电磁干扰，使卫星的通讯中断，干扰无线电信号和电网传输，使地球陷入数个月的能源中断。在地球的大气层之外，宇航员也会遭受大剂量的辐射，甚至可能造成致命的损伤。
因此，了解太阳耀斑是否出现，将有助于太空机构制定相关的任务计划，安排长时间的太空飞行，如前往火星的载人任务。相关的研究结果发表在近期的《自然》(Nature)杂志上。(任天)
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