6000 万度!太阳耀斑离子温度惊人,破解半世纪物理谜题

360影视 欧美动漫 2025-09-16 11:05 1

摘要:但最近一项研究给出了一个让人颇为震惊的答案:6000万度。这个数字不是凭空而来,而是出自英国圣安德鲁斯大学研究团队对太阳耀斑中带正电离子温度的最新测量,结论是——离子的温度比此前估计值高出6.5倍。

太阳耀斑有多热?在此之前,科学界一直以为不过是几百万度而已,顶多上亿就到头了。

但最近一项研究给出了一个让人颇为震惊的答案:6000万度。这个数字不是凭空而来,而是出自英国圣安德鲁斯大学研究团队对太阳耀斑中带正电离子温度的最新测量,结论是——离子的温度比此前估计值高出6.5倍

过去数十年,传统理论假设:在耀斑等离子体中,电子和离子会通过频繁碰撞迅速达到热平衡,温度相同。但这次研究却指出,太阳耀斑的磁重联过程并没有那么“公平”,加热时离子的待遇明显“更好”。

数学与统计学院太阳理论高级讲师亚历山大・拉塞尔博士(Dr. Alexander Russell)是研究负责人,团队在重新分析现代观测数据、整合多领域成果以构建全新解释框架的同时,也借助开源 SunPy Python 包、NASA 太阳动力学观测站数据(经 NASA EPIC 团队支持)制作了相关研究图片。

他们发现,在磁重联发生时,离子获得的动能显著高于电子,导致温度也高出许多。并且这一现象并非首次被观察,在地球磁层、太阳风以及实验等离子体中早已有类似的发现。

具有与地球相当比例的太阳肢耀斑。

但为什么之前没人将这些现象与太阳耀斑联系起来?拉塞尔团队并没有提出新机制,而是把不同领域的观测结果整合到一起,才揭示出这条被忽略的线索。

这个角度并不新,却从未被系统性地用于太阳物理研究,这也是此次突破的关键所在。

更让人注意的是,这项发现或许能解开一个悬而未决长达50年的谜团——太阳耀斑的谱线展宽现象。

从上世纪70年代开始,科学家发现,太阳在X射线和极紫外波段的辐射谱线宽度远比理论预期要宽。一直以来,主流解释是湍流引发的多普勒展宽,即粒子在发射光时运动速度不一,从而拉宽了谱线。

但这种解释存在明显漏洞——湍流的具体性质从未被准确量化,也没有充分的观测证据支撑。

拉塞尔团队给出的解释是:不需要依赖湍流,仅靠6000万度离子的热运动就足以产生观测到的谱线展宽。这不仅简化了问题的解释路径,符合科学研究中的奥卡姆剃刀原则。

也就是说,之前人们可能把本该用“热运动”解释的现象,硬套上了一个“湍流”帽子。

更深远的影响出现在空间天气预测领域。目前许多空间天气模型仍然采用“离子和电子温度相同”的假设作为基础,这一假设用于估算太阳风传播速度、地磁暴强度、极光活动等一系列关键指标。

如果离子的实际温度远高于原先设定,那么现有模型估算出的能量值很可能大大低估。这不仅会影响航天器的辐射防护计算,也会影响地面电网对空间天气风险的应对能力。

从另一个角度看,近半个世纪的理论偏差何以存在?关键在于太阳物理学界此前未将其他领域的观测发现融入太阳耀斑研究。

太阳物理学界此前未能将这些发现与太阳耀斑研究相结合,直到这次,研究团队主动打破学科壁垒,才将多个碎片拼成了完整的物理图景。

6000万度不仅是一个温度的修正,更是一种观念的修正。 它迫使科学界重新审视此前“看似合理”的理论假设,也提醒我们:真正推动科学进步的,往往不是全新理论,而是旧问题的新解法。

这项研究发表在《天体物理学杂志快报》(The Astrophysical Journal Letters)。随着新一代观测设备如帕克太阳探测器的持续运行,更多高精度数据将帮助科学家进一步验证这项理论。未来,人类对太阳的认知可能正站在一个分水岭上,而这一切,源于一个被忽视多年的温差。

来源:老徐述往事

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