太陽(yáng)大氣從里往外，依溫度變化可以劃分為光球、色球、日冕。我們?nèi)庋劭吹降拿髁恋娜蛰喚褪枪馇颍浜穸炔贿^幾百千米，溫度約 6000 度。日冕是太陽(yáng)大氣的最外層，厚度達(dá)到幾百萬(wàn)公里以上;溫度比光球高三個(gè)量級(jí)，密度則低七個(gè)量級(jí);它的亮度僅為光球的百萬(wàn)分之一。

　　我們每天都感受著太陽(yáng)給我們帶來的光和熱，那你知道太陽(yáng)發(fā)出的光線其實(shí)分很多種嗎?有X光、遠(yuǎn)紫外光、中紫外與近紫外光、可見光和紅外光。太陽(yáng)不同的區(qū)域會(huì)發(fā)射出不同的光線：太陽(yáng)過渡區(qū)與日冕會(huì)發(fā)射X光與遠(yuǎn)紫外光;太陽(yáng)色球的高層(亦或更高層)會(huì)發(fā)射中紫外與近紫外光;色球和高光球?qū)訒?huì)發(fā)射 400-800 納米的可見光;光球底部會(huì)發(fā)射 900-1600 納米的紅外光。

　　那么，這些不同的光它們轉(zhuǎn)的速度都一樣么?不一樣。近期，太陽(yáng)物理學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，遠(yuǎn)紫外太陽(yáng)光比近紅外太陽(yáng)光轉(zhuǎn)得快。云南天文臺(tái)撫仙湖太陽(yáng)觀測(cè)基地科研人員通過對(duì)不同顏色的太陽(yáng)光進(jìn)行周期分析發(fā)現(xiàn)，遠(yuǎn)紫外的太陽(yáng)光自轉(zhuǎn)周期約為 26.3±0.13 天，近紅外的太陽(yáng)光自轉(zhuǎn)周期約為 27.5±0.06 天。

　　這就意味著，太陽(yáng)大氣的高層日冕反而要比低層的光球轉(zhuǎn)得快(統(tǒng)計(jì)學(xué)上驗(yàn)證，這個(gè)結(jié)論是有意義的)。

　　太陽(yáng)磁活動(dòng)，或可揭開日冕反常加熱之謎

　　蘊(yùn)含在太陽(yáng)光里的太陽(yáng)能來源于太陽(yáng)內(nèi)部的核反應(yīng)，按照熱力學(xué)第二定律，太陽(yáng)大氣的溫度必然是由內(nèi)到外逐漸降低。然而，觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，太陽(yáng)高層大氣的日冕層溫度卻成百上千倍地比低層的光球?qū)痈摺＿@就是“日冕反常加熱之謎”。2012 年，Science列出了國(guó)際天文學(xué)會(huì)在第 29 屆大會(huì)公布的當(dāng)代天文學(xué)的八大難題，日冕加熱位列其中。

　　日冕加熱直接關(guān)系到對(duì)太陽(yáng)和恒星大氣動(dòng)力學(xué)過程的理解，當(dāng)前太陽(yáng)高層大氣加熱是個(gè)遠(yuǎn)沒解決的問題。目前的理論模型和觀測(cè)研究偏向于是小尺度磁活動(dòng)來加熱日冕，但存在爭(zhēng)議，且都只是從加熱方式和渠道來說明。

　　加熱后的日冕是如何響應(yīng)加熱體的?加熱的效果如何?這就要從太陽(yáng)上的磁活動(dòng)說起。

　　太陽(yáng)上經(jīng)常存在兩種磁活動(dòng)。一類是黑子(群)，屬于大尺度的磁活動(dòng)，其尺度甚至可以達(dá)到 20 萬(wàn)千米，磁場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá)數(shù)千高斯，一般壽命為數(shù)十天(短則 1 天，長(zhǎng)則數(shù)月)。另一類是叫做“小尺度磁場(chǎng)”的磁活動(dòng)。小尺度磁場(chǎng)遍布全日面，尺度一般小于 2 萬(wàn)公里、磁場(chǎng)強(qiáng)度一般小于 300 高斯，壽命一般不超過 1 天(短則數(shù)小時(shí)，長(zhǎng)可超過 1 天)。小尺度磁場(chǎng)主要由太陽(yáng)內(nèi)部浮出，大尺度磁場(chǎng)分裂瓦解，可以成為小尺度磁場(chǎng)。

　　小尺度磁活動(dòng)，讓日冕轉(zhuǎn)得比光球快

　　2018 年，云南天文臺(tái)撫仙湖太陽(yáng)觀測(cè)基地在國(guó)際雜志The Astrophysical Journal Supplement Series上發(fā)表了小尺度磁活動(dòng)加熱日冕的統(tǒng)計(jì)學(xué)證據(jù)。

　　他們發(fā)現(xiàn)，在低光球?qū)?標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)大氣模型中的溫度正常下降層)，色散的太陽(yáng)光與大尺度磁活動(dòng)呈反相關(guān)關(guān)系，且相對(duì)于小尺度磁活動(dòng)，與大尺度磁活動(dòng)更相關(guān)聯(lián);在高光球及之上(標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)大氣模型中的溫度反常增加層)，色散的太陽(yáng)光與大尺度磁活動(dòng)呈正相關(guān)關(guān)系，且相對(duì)于大尺度磁活動(dòng)，與小尺度磁活動(dòng)更相關(guān)聯(lián)。

　　換言之，在溫度反常增加層，長(zhǎng)期的“能量”變化與小尺度磁活動(dòng)的長(zhǎng)期變化共舞;而在溫度正常下降層，從太陽(yáng)內(nèi)部“泄漏”的能量的長(zhǎng)期變化與磁活動(dòng)反相位。

　　在日冕，主要是磁場(chǎng)確定大量的不均勻輻射結(jié)構(gòu)，這種低β日冕的加熱主要與磁活動(dòng)有關(guān)。被小尺度磁活動(dòng)加熱后的日冕(能量)的長(zhǎng)期變化與小尺度磁活動(dòng)“共舞”，說明了日冕被小尺度活動(dòng)有效加熱。

　　大尺度黑子磁活動(dòng)在一個(gè)自轉(zhuǎn)周后往往變成小尺度結(jié)構(gòu)。這就是為什么在溫度反常增加層，大尺度磁活動(dòng)領(lǐng)先色散太陽(yáng)光一個(gè)自轉(zhuǎn)周的原因，同時(shí)也說明是小尺度磁活動(dòng)加熱溫度反常分布層。

　　云南天文臺(tái)撫仙湖太陽(yáng)觀測(cè)基地的系列研究表明，太陽(yáng)高層大氣受小尺度磁活動(dòng)影響，溫度反常地比低層高，也反常地比低層轉(zhuǎn)得快;同時(shí)研究也說明，引起太陽(yáng)輻照度(太陽(yáng)常數(shù))變化的原因是小尺度磁活動(dòng)。
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