北京
太陽表面，盤旋著一座座城市大小的漩渦。它們小到在恒星的尺度上幾乎不值一提，卻可能藏著太陽耀斑能量的線索。現(xiàn)在，天文學(xué)家第一次清晰地看到了它們。
8月5日發(fā)表在《自然》期刊上的研究顯示，科學(xué)家從距離太陽9300萬英里的地球上，利用高分辨率圖像，首次直接確認了太陽可見表面——光球?qū)由弦环N特殊流體不穩(wěn)定性的存在。這些漩渦，就是科學(xué)家所說的開爾文-亥姆霍茲不穩(wěn)定性（KHI）。此前，這種結(jié)構(gòu)從未在任何太陽觀測中被直接看到。
像咖啡里攪開的奶花
要理解這次發(fā)現(xiàn)，先要理解一個簡單的物理畫面。當(dāng)兩種流速不同的流體相互滑過時，速度差會在它們的邊界上生出漣漪。這些漣漪不斷生長，最終卷成一個個旋轉(zhuǎn)的渦流，就像把奶油攪進咖啡時出現(xiàn)的白色旋紋。
這種旋渦狀結(jié)構(gòu)，就是開爾文-亥姆霍茲不穩(wěn)定性。它并不罕見，此前已經(jīng)在海水、云層，以及木星和土星的大氣中被觀察到。但太陽上有沒有？科學(xué)家一直有這個猜測，卻始終沒有證據(jù)。
理論上的預(yù)測來自太陽光球?qū)拥奶厥庑再|(zhì)。這一層像一鍋燒開的水：熾熱的等離子體在明亮的顆粒狀結(jié)構(gòu)中上升，冷卻后在顆粒之間的縫隙下沉。與此同時，磁場穿過等離子體，在某些區(qū)域集中起來。沿著這些磁場集中的邊界，流體流速可以出現(xiàn)差異，恰好滿足產(chǎn)生KHI的條件。
為什么以前拍不到？
理論上應(yīng)該有，但一直看不到。問題出在望遠鏡的分辨率上。太陽距離地球太遠，而光球?qū)由系倪@些漩渦又太小——每一個都只相當(dāng)于一座城市的面積。要在如此遠的距離上分辨它們，需要極高分辨率的觀測設(shè)備。
這一次，研究人員用上了位于夏威夷毛伊島哈萊阿卡拉火山頂?shù)?strong>丹尼爾·井上太陽望遠鏡。這臺望遠鏡的鏡面直徑達13英尺，是世界上口徑最大的太陽望遠鏡。在海拔約1萬英尺的觀測條件下，團隊把鏡頭對準了太陽黑子附近一個磁場集中的活動區(qū)域，成功捕捉到12英里尺度上的細節(jié)，一次看到數(shù)十個清晰的漩渦。
研究共同作者、國家太陽觀測站的天文學(xué)家大衛(wèi)·庫里澤告訴《衛(wèi)報》：“我的第一反應(yīng)是：‘哇，我們怎么能在太陽上看到如此微小精致的結(jié)構(gòu)？’這是我們在任何太陽觀測中從未見過的東西?！彼f，這個成就相當(dāng)于從100英里高的地方，看清地面上爬行的螞蟻。
漩渦可能意味著什么？
這些漩渦的意義不止于“好看”。研究人員認為，這種渦旋結(jié)構(gòu)可能會編織太陽的磁場。磁場被扭曲和堆積，正是能量積累的過程，最終可能以太陽耀斑的形式猛烈釋放。理解這些漩渦，或許能幫助科學(xué)家更準確地預(yù)測和解釋耀斑的爆發(fā)。
它們還可能為另一個長期未解的謎提供線索：為什么太陽的外層大氣——日冕——的溫度比太陽表面高出數(shù)百萬度？表面已經(jīng)夠熱了，日冕卻熱得反常，能量從哪里來？這些微小的漩渦或許就是答案的一部分。
當(dāng)然，目前還說不上“解開”。研究團隊強調(diào)的是“幫助”和“可能”。但這些首次被拍到的太陽漩渦，已經(jīng)為太陽物理學(xué)打開了一扇新的窗口。下一次當(dāng)太陽耀斑爆發(fā)時，科學(xué)家或許會重新想起這些在光球?qū)由闲D(zhuǎn)的、城市大小的結(jié)構(gòu)。
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