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转折和尖峰:帕克太阳能探测器数本田萨基据与20年前的理论一致

天文学与空间 2021-11-29 00:01:16

密歇根大学詹姆斯·林奇 动画显示了一条磁场线经历了互换重连,然后将磁场转回电晕

学分:美国国家航空航天局和李维·赫特马赫/密歇根大学工程系动画 对帕克太阳探测器数据的持续分析开始对太阳的磁活动产生更清晰的图像,这可能会增强我们预测危险的太阳事件的能力

信息越多,就越符合密歇根大学研究人员在世纪之交提出的理论

U-M大学气候和空间科学与工程教授贾斯汀·卡斯帕说,这些现任和前任U-M研究人员,由伦纳德·菲斯克,托马斯·M

多纳休杰出的大学空间科学教授,早在帕克于2018年8月发射之前就拼凑出了一幅复杂的太阳运行图

“这不像有了数据,又想出了一个恰好与之相符的理论,”卡斯帕说,他是帕克太阳风电子阿尔法粒子和质子仪器组的首席研究员

“这可能是基于20年前提出的一个理论而出现的观测闭合

" 新的数据在《天体物理学杂志快报》上进行了总结并与以前的工作进行了比较

飞船上的传感器产生的数据表明: 由等离子体和磁场组成的太阳大气以全球环流模式运动

帕克太阳能探测器可以在任何给定的时间观察一小部分

在靠近太阳的地方,太阳风——从表面向外的带电粒子流——嵌入了磁场方向的突然变化,称为转向,太阳风沿着这个方向加速流动

全球日冕磁场通过一个叫做交换重联的过程在太阳表面滑动——当从太阳表面爆发出来的闭合磁场环与延伸到太阳系的开放磁场线重新对齐时

这些项目中的每一个都揭示了发生在太阳上的基本过程,这种理解在地球上有实际的应用

“这给了我们对太阳如何产生快慢太阳风的洞察力,”卡斯帕说

“定义这种机制是预测从慢到快的太阳风何时会撞击地球并产生磁暴的关键

" 这些结论与菲斯克和U-M同事在1999年和2001年的研究论文中提出的预测一致

其中之一,托马斯·祖尔布钦,现任美国宇航局科学任务委员会副主任

“看到帕克太阳能探测器提供了一个缺失的拼图块来支持和扩展我们第一次用大约25年前的航天器数据思考的想法,这是令人惊讶的,”Zurbuchen说

“随着帕克太阳能探测器飞得越来越靠近太阳,我迫不及待地想知道我们接下来会学到什么答案和问题

" 由互换重联实现的全球磁场环流图解

在这种情况下,一条开放的磁场线(甲)被日冕中的全球环流拖向一个大的日冕环,(乙)经历了互换重联,(丙)有效地跳过了最初闭合环的大致宽度,在磁场中向日冕发射了一个“S”形折返

学分:贾斯汀·卡斯帕和李维·赫特马赫/密歇根大学工程系 很久以后 “糟糕

" 这就是新的《APJ快报》的合著者菲斯克记得他的早期工作被太阳物理学家接受的原因

它为几种不同的太阳现象如何相互作用提供了可能的解释,但是验证这些现象的数据受到技术的限制

近太阳现象的影响只在更远的日光层观察到

日光层是包括太阳系在内的空间区域,受太阳风的影响

在早期的出版物中,菲斯克理论上认为,在日冕的不同区域,从太阳表面延伸到空间的所谓开放磁力线应该以封闭的模式循环,其运动方向与太阳旋转方向相反

他还假设,单个的互换重联跳跃将结合起来,允许日冕在太阳表面的整体运动

菲斯克在梳理了欧空局/美国国家航空航天局尤利西斯任务期间收集的数据后,找到了关于太阳日光层奇怪磁性活动的第一条线索

尤利西斯于1990年发射,是第一艘飞越太阳两极的宇宙飞船

在那里,飞船记录了起源于低太阳纬度的粒子辐射——这一发现表明尤利西斯观察到的磁场一定是在日冕中运动的

进行这项研究的团队包括Zurbuchen和内森·施瓦德龙,他现在是新罕布什尔大学的物理学和天文学教授

自从这些早期论文发表后,菲斯克开始着手其他研究项目

但他办公室的邻居恰好是卡斯帕

当帕克太阳能探测器的第一批数据在去年开始滚动时,菲斯克可以看到它们是如何结合在一起的

“一旦你得到这个基本过程的确认,突然间,太阳如何工作,它的磁场如何工作,太阳风如何加速,就有了所有这些暗示,”菲斯克说

“它给了你解决许多其他太阳和恒星物理问题的机会,因为现在你有了基本的机制

" 随着帕克太阳探测器继续向太阳靠近,该任务将提供充分的机会来测试和验证理论预测

帕克太阳探测器是美国国家航空航天局“与星共存的太阳物理学”项目的一部分,该项目旨在探索直接影响生命和社会的日地系统的各个方面

该项目由马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心为华盛顿的美国宇航局科学任务委员会管理

约翰·霍普金斯人工臭氧层公司设计、建造并运行了该航天器

这篇论文的题目是“太阳开放磁通量的全球循环”

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