人们喜欢开玩笑说,天气非常热的时候,“就像在太阳表面一样”。人们不应该这样说。他们应该说它就像太阳的大气层,那里热得多。太阳日冕的温度约为华氏200万至400万度,而且距离表面越远,温度越高。这个令人费解的事实困扰了科学家几十年,但现在他们有了一些答案——这都归功于一个小型望远镜,它飞到了地球大气层之外,仅仅几分钟。
美国宇航局的高分辨率日冕成像仪(Hi-C)在其去年夏天短暂的旅程中,拍摄到了有史以来最高分辨率的太阳日冕图像。它搭乘探空火箭飞入地球大气层高处,这种火箭用于实验,然后它带着降落伞返回地球进行回收。这比发射卫星便宜得多;整个任务仅花费500万美元。然而,这并非没有新的技术进步——用日球物理学家、该任务首席研究员乔纳森·西尔泰因(Jonathan Cirtain)的话来说,Hi-C的9.5英寸镜子是“为太阳天体物理学制造的最精细的玻璃”。
重464磅、长6英尺的Hi-C在7月份搭乘探空火箭进行了10分钟的飞行。在五分钟的数据收集过程中,它拍摄了165张日冕层图像。它发现了被称为磁重联的强大力的证据,这种力将巨大的能量泵入日冕并加热它。
我们的恒星是由磁场驱动的——你在SDO和其他太阳观测台图像中看到的那些弧形环就是这些磁场的结果。等离子体沿着磁场流动并照亮它们。Hi-C的图像显示了这些磁场是如何像绳子一样紧密地缠绕在一起的。当它们放松并伸直时,就会释放能量,这有助于将温度提高到令人舒适的700万华氏度。
Hi-C之所以如此有效,是因为它能够以超精细的细节观察到这种活动。发布这些研究成果的研究人员之一所在的哈佛-史密森学会天体物理学中心解释说,Hi-C望远镜的分辨率仅为0.2角秒。角秒是衡量天空一个区域的单位,它非常小——仅0.2角秒大约是距离10英里外看到一枚10美分硬币的大小。这意味着天文学家可以看到太阳表面直径仅100英里的区域。(恒星直径为86.5万英里。)
Hi-C的论文本周在《自然》杂志上发表,但天文学家仍在分析更多数据。据 CfA 天文学家 Leon Golub 称,他们希望最终能建造一颗卫星,以 Hi-C 的方式观测太阳。“我们在短短五分钟内就学到了很多东西。想象一下,用这台望远镜全天候观察太阳,我们能学到什么,”他说。