科學家更全面測量太陽電場,對太陽風加速影響不大

作者 | 發布日期 2021 年 07 月 16 日 17:05 | 分類 天文 Telegram share ! follow us in feedly


隨著帕克太陽探測器越來越靠近太陽,科學家也更加了解太陽面貌,在一篇新研究中,美國愛荷華大學團隊首次明確測量了太陽電場、以及電場如何與太陽風相互作用,發現前者雖然會影響太陽風,但效果不大。

太陽電場源於氫原子在太陽深處核融合產生的強烈熱能中、剝離產生之質子與電子相互作用,在該環境下,質量比質子小 1,800 倍的電子被吹向外面,與更重的質子相比,電子因較輕、所以受重力影響程度也較小。但帶有正電荷的質子會對電子施加一些控制,導致電子試圖逃脫、但質子試圖將它們拉回來,這就是太陽電場的形成。

如果沒有電場,所有電子都會被沖走,但因為電場困住它們,於是變成一個均勻的電子流動場。

愛荷華大學物理與天文學系副教授 Jasper Halekas 形容,可以把太陽電場想像成一個巨大的碗,把電子想像成以不同速度在兩側滾動的彈珠,有些彈珠(電子)足夠活潑可以越過碗緣,但有些彈珠(電子)不夠好動,最終會滾回碗底。

而團隊正試圖衡量那些回得來與回不來碗底的彈珠們(電子)。

▲ 研究人員測量從太陽流出的電子,確定脫離與未能脫離太陽魔掌的電子能量界線。(Source:愛荷華大學

Jasper Halekas 表示,從碗中逃脫的能量與無法逃離碗的能量基本上存在分界線,且可以測量,現在,歸功於帕克太陽探測器(Parker Solar Probe,PSP)離太陽足夠近(約 1,448 萬公里),科學家可以在碰撞發生之前準確測量電子的分佈,以前的探測器距離太陽不夠近,彷彿想從下游河流來理解源頭瀑布,但現在帕克太陽探測器就身處上游瀑布之中,能比以前更清楚辨別太陽電場的大小、寬度與範圍。

而從這些測量中,物理學家可以了解更多有關太陽風的資訊,太陽風是速度每秒 200~800 公里的超高速電漿流(帶電粒子流),能沖刷地球並干擾衛星通訊,團隊現在發現太陽電場對太陽風有一定的影響,但影響力比想像中還小。

由於計算出太陽電場能為太陽風提供多少加速度,研究人員表示該數字只佔總體一小部分,說明電場並不是讓太陽風發揮作用的主要機制。

在 2018 年發射升空的帕克太陽探測器今年相當忙,預計 11 月再度靠近太陽,距離太陽表面約 853 萬公里,而 2025 年將靠近至離太陽最近的近日點,與太陽中心距離僅 690 萬公里。

新論文發表在《天文物理期刊》(The Astrophysical Journal)。

(首圖來源:pixabay

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