物理学家在太阳的日冕环中发现了以前未被发现的能量

包括NJIT的格雷戈里·弗莱什曼（Gregory Fleishman）在内的一组物理学家已经发现了太阳日冕环中以前未发现的能量。

太阳日冕是人眼所看不见的，除非它在日食期间短暂地呈现为炽热的等离子体晕，但即使是仔细研究它的科学家，也仍然是一个难题。它距恒星表面1300英里，向各个方向延伸数百万英里，比更靠近太阳核聚变反应堆的低层高100倍。

由NJIT的格雷戈里·弗莱什曼（Gregory Fleishman）领导的一个物理学家团队最近发现了一种现象，这种现象可能开始解决他们所谓的“太阳建模的最大挑战之一”，即确定将高层大气加热到100万华氏度和更高。他们的发现解释了以前无法检测到的电晕中的热能，最近发表在123年的《天体物理学杂志》上，该杂志的编辑包括基础空间科学家，例如埃德温·哈勃（Edwin Hubble）。

“我们知道，鉴于两层之间化学成分的明显差异以及该交界处等离子体温度的急剧上升，在光球-太阳表面-日冕之间的界面上确实发生了一些有趣的事情，”杰出的物理学研究教授。

通过NASA太空基太阳动力学天文台（SDO）的一系列观察，研究小组发现了电晕管中的磁通管中所含重金属离子含量升高的区域（磁场集中），这些区域携带着电流。它们在超（短波）紫外线（EUV）波段中捕获的生动图像显示，与氢的单电子离子相比，多电荷金属的浓度与氢的单电子离子成比例地不成比例地增大了五倍或更多倍。

铁离子驻留在团队称为“离子阱”的位置，该离子阱位于冠状环的底部，冠状环是由磁场线引导的带电等离子体的弧。他们说，这些陷阱的存在意味着存在高能的日冕环，其中的铁离子被消耗掉了，到目前为止，这还没有在EUV范围内被发现。仅金属离子及其波动的电子会产生使它们可见的发射。

他说：“这些观察结果表明，电晕所含的热能可能比在EUV范围内直接观察到的还要多，而我们还没有考虑到这一点。”“但是，该能量在其他波长下是可见的，我们希望将我们的数据与通过微波和X射线查看它的科学家结合起来，例如NJIT的扩展欧文斯谷太阳能电池阵列的科学家，以阐明能量的失配。到目前为止，我们已经能够进行量化。”

有多种理论（尚无定论）解释电晕的炽热：磁能线在高空大气层中重新连接，并释放爆炸性能量和倾倒在电晕中的能量波，在电波中它们转化为热能。

“在解决电晕中如何产生能量之前，我们必须首先绘制图并量化其热结构，”弗莱什曼指出。

他补充说：“我们对电晕温度的了解来自测量重离子在各种电离状态下产生的EUV发射，这取决于其浓度，等离子体温度和密度。”“这些离子在空间和时间上的不均匀分布似乎会影响电晕的温度。”

当各种大小的太阳耀斑破坏了陷阱时，金属离子进入电晕，并在高层大气中蒸发成通量环。

当磁场线及其强大的底层电流扭曲超过临界点时，就会发生太阳耀斑中的能量释放和相关的喷发形式，该临界点可以通过扭曲的匝数来衡量。这些爆发中最大的一次引起了所谓的太空天气-太阳发出的辐射，高能粒子和磁场释放出足够强大的能量，可在地球附近的环境中造成严重影响，例如通信，电力线和导航系统的中断。

只有通过成像能力的最新发展，太阳能科学家才可以对光球磁场矢量进行例行测量，从而从中计算出电流的垂直分量，并同时量化重离子产生的EUV发射。

“在这些观察之前，我们只考虑了充满重离子的日冕环，但是我们无法解释耗尽它们的通量管，”弗莱什曼说。“现在，所有这些鲜为人知的现象都有坚实的物理基础，我们可以观察到。我们能够更好地量化电晕的热结构，并更清楚地了解为什么太阳大气中的离子分布在空间上不均匀且随时间变化。”

新泽西理工大学大熊太阳天文台（BBSO）的科学家已经捕获了第一张高分辨率的图像，这些图像来自太阳表面深处的磁场和等离子流，追踪了黑子和磁通绳在整个色层中的演变，然后在电晕中出现了它们。作为喇叭形的循环。

但是，只能从太空观察到EUV排放。SDO是2010年发射的一艘航天器，它测量整个太阳的磁场和EUV排放。Fleishman说，电晕温度结构的含义以及是否允许太阳将更多的热量传递到太阳系中，这是“未来研究的主题”。

出版物：Gregory D. Fleishman等人，“太阳的离子陷阱：对元素分级的影响，” ApJ，2018年； doi：10.3847 / 1538-4357 / aab54c