太阳上的微小“火花”可能是预测剧烈太阳天气的关键

微小的信号预示着重大的电磁奇观。
A solar flare with light and particles being released from the sun.
2015年6月25日美国东部时间凌晨4:16达到峰值的中等级太阳耀斑,M7.9级。NASA/SDO

太空天气可能非常狂暴。日冕物质抛射(CMEs)会产生太阳耀斑,尤其狂暴,可能导致从在夜空中舞动的绝美极光,到停电和其他技术干扰等各种事件。它们甚至可能通过辐射威胁宇航员

但就像地球上的天气一样,我们能提高对太阳耀斑等电磁能量爆发的预测能力吗?

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来自NorthWest Research Associates(NWRA)的一组科学家调查了NASA太阳动力学天文台(SDO)的数据,并在太阳高层大气中发现了一些新的天气预测线索。他们识别出了太阳日冕中的微小信号,这些信号有助于精确判断太阳的哪些区域更有可能产生太阳耀斑释放的光和粒子的爆发。

他们在1月16日发表于《天体物理学杂志》的研究中详细介绍了这些发现。最重要的是,他们发现,在即将发生耀斑的区域,日冕会产生“在盛大烟花爆竹前的小型花火”般的闪光。

SDO/AIA拍摄的两张太阳活动区(NOAA AR 2109)的图像,显示了耀斑发生前一天(左)和未发生耀斑并保持平静前一天(右)由数百万度高温的日冕气体产生的极紫外光(上图)。这两次的不同亮度变化(下图)显示出不同的模式,耀斑前(左下图)有强烈的变化斑块(黑白区域),而平静期前(右下图)大部分呈灰色(表明变异性低)。图片来源:NASA/SDO/AIA/Dissauer et al. 2022

此前,科学家们研究了太阳大气层下层(特别是光球层色球层)的活动以及它如何预示活动区域即将发生的耀斑活动。这种预警通常以一组太阳强磁区域为标志,这些区域比周围区域更暗、更冷,被称为太阳黑子。

“我们在日冕中获得的信息与我们从光球层或太阳‘表面’获得的信息非常不同,”新研究的首席作者、日本名古屋大学的KD Leka在声明中说。“我们的研究结果可能会为我们提供一个新的标记,以区分哪些活动区域可能很快就会发生耀斑,哪些区域在即将到来的时期将保持平静。”

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该团队使用了SDO捕获的太阳活动区域的一个新的公开可用图像数据库。它结合了八年多来使用紫外线和极紫外线拍摄的图像。这些图像以及合著者Graham Barnes开发的一种新统计方法,将帮助科学家更好地理解太阳磁活动区域中发生的物理过程。

“这是第一次有这样的数据库可供科学界方便地使用,它将非常有助于研究许多主题,不仅仅是准备发生耀斑的活动区域,”合著者、NWRA研究科学家Karin Dissauer在一份声明中说。她是与工程师兼合著者Eric L. Wagner一起领导该数据库项目的。“通过这项研究,我们才真正开始深入挖掘。未来,将从表面到日冕的所有这些信息结合起来,应该能让预报员们对太阳耀斑何时何地发生做出更好的预测。”

 

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Laura Baisas

新闻编辑

Laura 是 Popular Science 的新闻编辑,负责报道各种主题。Laura 对所有水下事物、古生物学、纳米技术特别着迷,并探索科学如何影响日常生活。


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