日冕層高溫問題 阿爾文波

[peter]

日冕層高溫問題  阿爾文波  https://scitechdaily.com/why-the-suns-atmosphere-is-hundreds-of-times-hotter-than-its-surface-80-year-old-theory-finally-confirmed/

https://www.cnbeta.com/articles/science/1133417.htm


1942 年，瑞典科学家汉尼斯·阿尔夫文（Hannes Alfvén）提出了一种理论，即等离子体的磁化波可沿着太阳磁场，从内部向日冕抛出大量能量。在绕过光球层后，又在太阳的高层大气中爆炸。

尽管这一理论已被初步接受，但科学家们仍需要以经验观察的形式来证明这些“波动”的存在。庆幸的是，近日发表的一项研究报告，就很好地解释了阿尔夫文提出将近 80 年的历史理论。

    1930 年代末，瑞典光谱学家本辛·埃德伦（Bengt Edlén）和德国天体物理学家瓦尔特·格罗特里安（Walter Grotrian）首次观察到了这种奇特的现象。

    具体说来是，日冕层的温度，竟比光球层（我们可从地球上观察到的太阳表面）高出了上千倍。尽管光球层的预估温度在 6000 ℃ 左右，但光球层却可达到上百万摄氏度。

想要测量光球层的温度，方法是相对简单的。我们只需测量从太阳辐射出的光，并将之与预测光源温度的光谱模型进行比较即可。

作为给天体物理学界造成长久困扰的问题之一，科学家们试图通过观察太阳的性质来解释这种差异。

    据悉，太阳几乎由等离子体组成。这种带有电荷的高度电离气体，会在太阳内层上部的对流区运动时产生巨大的电流和强磁场。

    通过对流将能量从太阳内部向上拖动，并在光球层破裂，就形成了我们所观察到的黑子（太阳大气中形成各种磁性结构的磁场簇）。

阿尔夫文的理论认为，在太阳的磁化等离子体内，任何带电粒子的整体运动都会干扰磁场，从而产生可以在很长的距离（从太阳表面到高层大气）中携带大量能量的波动。

热量沿着所谓的热量沿着所谓的“太阳磁通管”（Solar magnetic Flux Tubes）传播， 然后突然闯入日冕层，从而产生了这种“异常的高温”。



这些电磁等离子体，现被称作阿尔夫文波。其对日冕加热方面的作用解释，帮助阿尔夫文拿到了 1970 年的诺贝尔物理学奖。


阿爾文波
https://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E9%98%BF%E5%B0%94%E6%96%87%E6%B3%A2

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https://familystar.org.tw/index.php?option=com_smf&Itemid=35&topic=27775.0

帕克太陽探測器

[peter]

https://today.line.me/tw/v2/article/pe6LxlN

2020
實驗首證實太陽日冕加熱機制

目前主流理論認為磁場在加熱過程發揮一定作用，但主要起因於太陽電漿磁場結構突然變化還是不同類型波衰減，仍然有爭議。德國亥姆霍茲德勒斯登羅森多夫研究中心（HZDR）團隊新研究，將重點放在於日冕下方產生的阿爾文波（Alfvén wave），這是電漿體沿磁場方向傳播的波，作用在電離粒子的磁場類似吉他弦，彈奏時會引發波動且撥弄越細的弦越增加音高，阿爾文波的頻率與傳播速度也和磁場強度息息相關。

HZDR 天文學家 Frank Stefani 表示，磁場在太陽日冕正下方的磁篷很大程度平行於太陽表面排列，在這裡聲波與阿爾文波速度大致相同，很容易相互轉變，因此團隊嘗試實驗達到這神奇臨界點。

然而從 1942 年預測至今，實驗始終無法達到這項對電漿加熱至關重要的磁篷條件，大型電漿實驗中，阿爾文波速度通常遠高於音速；但在液態金屬實驗，阿爾文波速度明顯降低，原因是普通超導線圈的磁場強度相對較低。

為解決這問題，研究人員考慮可產生近 100T 的脈衝磁場，由於脈衝磁場產生的壓力高達大氣壓力 50 倍，因此實驗銣熔體必須密封在堅固的不鏽鋼容器內，在容器底部注入交流電將其暴露於磁場，最終成功於熔體產生阿爾文波，並以預期的速度向上運動；此外，實驗出現頻率減半的新訊號，這種突然倍增與理論預測完全一致。

儘管並非所有觀察到的效應都有解釋，但至少為解決太陽日冕加熱之謎提供重要細節。

除了地球實驗，NASA 帕克太陽探測器主要目標之一就是解開太陽日冕加熱之謎，隨著探測器預計 2025 年飛至距離太陽表面僅 700 萬公里處，屆時收集的數據將有機會解開太陽各種謎團。