日冕卫星记录的太阳光球层和色球层图像。
天体物理学界有一个存在已久的问题：在太阳附近的某个区域内，为什么离太阳表面越远，太阳大气的温度会上升得越迅速，从数千度突然上升到数百万度？科学家推测，太阳表面的磁化等离子体波和脉冲现象或是可以回答这个问题的一种关键机制。为了破解这个难题，许多科学家已经提出了若干相关的理论，例如，太阳是通过电磁波或磁化等离子体来加热等离子体的。然而，到目前为止，对于观测和验证一种合适且具有普遍性的能量传输机制，一直存在着巨大的挑战。
据美国“物理学网”8月5日消息称，英国谢菲尔德大学（University of Sheffield）领导的一个国际科学家团队在太阳上发现了以前未被发现的观测证据，证明频繁出现高能波脉冲的区域范围相当于一个英国的面积，而这些波脉冲能将能量从太阳表面输送到更高的太阳大气层中。
该校数学与统计学院下属的太阳物理学和空间等离子体研究中心（SP2RC）和中国科学技术大学的应用数学家们联袂合作，通过开发创新的研究手段，发现了关于足量高能波脉冲——被命名为“阿尔文波”——的独特观测证据。他们发现，这些短暂的阿尔文波脉冲是由普遍存在的、与不列颠群岛大小相仿的光球等离子体漩涡所产生的。据估计，太阳光球中的等离子体漩涡在任一时刻都至少有15万个。
SP2RC的负责人Robertus Erdélyi教授介绍道：“漩涡运动现象无处不在，从家用水槽阀门中几厘米大小的水漩涡，到陆地上的龙卷风，再到可以横跨52万光年的太阳喷射流和螺旋星系等等。这项研究取得的观测证据第一次证明，太阳大气层中无处不在的涡旋可能会产生短暂的阿尔文波脉冲。而生成的阿尔文波脉冲很容易通过圆柱形的磁通量管穿透太阳大气层，而这种通量管的磁性形态有点像森林中的树木——它可以一路向太阳上空传递，直到太阳色球层的顶端，甚至更远的空间。”
中国科技大学的博士后研究员Jiajia Liu博士解释道：“我们现在检测到的阿尔文波脉冲所携带的能量流的流量，估计要比加热太阳色球上层局部所需的能量流高出10倍以上。色球层是太阳表面和极高温的日冕之间，相对较薄的一层。在日全食期间，太阳色球层就像一个围绕太阳的红色圆环。”
Erdélyi教授最后补充道：“长期以来，关于太阳和许多其他恒星是如何为其上层大气提供能量和物质的，一直是科学界中一个引人入胜的问题。这个令人兴奋的中英合作项目，囊括了我们最优秀的几位新生代职业科学家：Jiajia Liu、Chris Nelson和Ben Snow。我们的研究结果，在破解太阳能和天体物理等离子体加热所需的非热能供应难题上，迈出了重要的一步。我们相信，这些大小等同英国面积的光球磁等离子体漩涡不仅在能量方面，而且在太阳大气上层和下层之间的物质传输方面，都是非常有希望的答案之所在。我们未来的研究将集中在这个新的谜题上。”
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编译：朱明逸
审稿：alone
责编：唐林芳
期刊来源： 《自然·通讯》
期刊编号： 2041-1723
原文链接：
https://phys.org/news/2019-08-magnetic-plasma-pulses-uk-size-swirls.html
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