NASA ACE任务：科学家通过观察日食以更深入了解太阳风

在全球十多年的日全食观测中，该团队注意到日冕保持了相当恒定的温度，尽管该区域在11年的太阳周期内会发生动态变化。同时，太阳风–太阳从日冕释放出的稳定粒子流贯穿整个太阳系–也符合同样的温度。

负责领导这项研究的夏威夷大学太阳研究人员Shadia Habbal指出：“日冕中太阳风源头的温度在整个太阳周期中几乎是恒定的。这一发现出乎意料，因为日冕结构是由日冕中磁化等离子体分布的变化驱动的，在11年的太阳磁周期中，日冕的分布变化非常大。”

这项发表在《Astrophysical Journal Letters》上的新发现有助于科学家更好地理解太阳风。太阳风是空间天气的一个关键组成部分，它可以影响电子硬件和太空中的宇航员活动。这些结果也可以帮助科学家们理解一个长期存在的太阳之谜：日冕是如何比低层大气温度高100多万度的。

不仅只是漂亮的图片

一个多世纪以来，科学家们一直利用日全食来更多地了解我们的宇宙–包括破译太阳的结构和爆炸事件、寻找广义相对论的证据甚至发现了一种新元素–氦。虽然被称为日冕仪的仪器能够模拟日蚀，但它们还不足以好到观测到日全食期间所显露的日冕的全部范围。相反，天文学家必须到地球上遥远的地区去观测日冕。日冕约每12到18个月发生一次，持续时间只有几分钟。

研究团队通过前往澳大利亚、利比亚、蒙古、俄勒冈等地的旅行从世界各地收集了14年来的高分辨率日全食图像。他们使用装有特殊滤光器的相机来捕捉日食，这样来达到帮助他们测量来自日冕最内层粒子温度的目的。

研究人员利用日冕中两种常见的带电铁粒子发出的光来确定那里物质的温度。结果出乎意料地显示，在太阳活动周期的不同时期，温度较低的粒子的数量惊人地一致–这些粒子数量更丰富，被发现贡献了太阳风的大部分物质。当太阳风的速度从185英里/秒升至435英里/秒的时候，这些稀疏的热物质会随着太阳活动周期变化更大。

参与这项新研究的夏威夷大学太阳研究员Benjamin Boe表示：“这意味着，无论是什么在加热日冕和太阳风的大部分，它都不是非常依赖于太阳的活动周期。”

这一发现令人惊讶，因为它表明，虽然大多数太阳风来自于大致恒定的温度，但它们的速度也有可能非常不同。“所以现在的问题是，是什么过程使太阳风源的温度保持在一个恒定的值？”Habbal说道。

动态的太阳

该团队还将日食数据跟NASA的高级成分探测飞船(ACE)的测量数据进行了比较。据悉，ACE位于距离地球100万英里的太阳方向上，对揭示太阳风的动态成分也至关重要。动态风的变化速度是由与之相关的铁电荷状态的变化来区分。宇宙飞船的数据显示，在变化的太阳风中看到的粒子的速度随着跟它们相关的铁电荷状态的变化而变化。从日食观测中发现的日珥周围的高温外壳被认为是动力风和偶尔的日冕物质抛射的原因–太阳爆发后释放到空间的一大片太阳等离子体和嵌入的磁场。

虽然该团队不知道太阳风源头温度相同的原因，但他们认为太阳风的速度取决于它们起源区域的密度，而密度本身是由底层的磁场决定的。快速飞行的粒子来自低密度区域，而较慢的粒子来自高密度区域。这可能是因为能量分布在一个区域的所有粒子之间。所以在粒子较少的区域，每个粒子都有更多的能量。这类似于分生日蛋糕–如果人少，每个人就能获得更多的蛋糕。

这些新发现为了解太阳风的特性提供了新的见解。太阳风是空间天气的一个关键组成部分，它可以影响天基通信卫星和天文观测平台。该团队计划继续环球旅行以观察日全食。他们希望他们的努力最终能为长期存在的太阳之谜提供新的解释：日冕是如何达到远高于太阳表面温度的100万度。