ESA太阳轨道探测器揭示太阳风磁反转起源

ESA太阳轨道探测器锁定太阳风磁反转起源。粒子采样证实该结构源于表面热磁环,结合SDO数据解析形成机制,为预测太阳风暴及保护太空设施提供关键依据。

欧洲航天局(ESA)的“太阳轨道探测器”(Solar Orbiter)为科学家提供了关于太阳风磁场中“磁反转”现象起源的关键线索。所谓磁反转,是指太阳风磁场中出现的一种 S 形扭曲结构,表现为突如其来的巨大偏移。

磁反转源于太阳表面热磁环

2022年,该探测器曾捕捉到这一结构的完整视图,证实了其 S 形状的存在,但关于其形成机制的争议一直持续至今。此前数据显示,这种结构可能起源于太阳表面附近,而最近通过一次广泛的回转飞行(roll maneuver),科学家得以进一步确定其具体来源。

法国国家科学研究中心/等离子体物理实验室(CNRS/LPP)的研究员 Jesse Coburn 指出:“太阳轨道飞行器经历了一次非常广泛的回转。”利用探测器上的太阳风分析仪(SWA)对回转期间的等离子体进行采样,研究团队发现,所检测到的粒子组合只能在太阳表面的热磁环中形成。

Coburn 表示,目前关于磁反转如何延伸并形成于太阳风中,主要存在两种竞争理论。其中一种理论认为,探测到的特定粒子混合物是“互换重连接”(interchange reconnection)过程的证据。这一过程发生在具有不同磁性特征的太阳区域相互作用时:部分电场线延伸至太空,另一部分则在回归前短暂延伸。当这两种类型的磁力线相遇时,它们会打开并释放先前被困的等离子体进入空间。

另一种理论则侧重于波浪和流动的过程。英国诺森布里亚大学的 Stephanie Yardley 评论道:“令人兴奋的是,我们也观察到了这些迹象。”

为了揭示太阳磁反转的源头,研究人员还将美国国家航空航天局(NASA)太阳动力观测站(SDO)的数据纳入分析体系。这一综合视角不仅展示了太阳如何加热其大气层并加速太阳风粒子进入太空,也对预测太阳风暴及其严重程度具有重要意义。

欧空局太阳轨道探测器项目科学家 Daniel Müller 强调:“作为地球上和太空中的人类,我们理解太阳风的动力学至关重要,因为太阳风将地球与太阳联系在一起,这直接关系到我们如何保护地球免受太空极端天气事件的影响。”他补充道:“为了保护太空基础设施和技术,我们对太阳风暴的了解越深入,防范能力就越强。”

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