马德里,19(欧洲出版社)
美国宇航局帕克太阳探测器是唯一飞过太阳高层大气的航天器,它所收集的数据证实了数十年前的磁重联理论模型。
它是释放储存的磁能来驱动太阳耀斑、日冕物质抛射和其他空间天气现象的过程。
磁重联是指等离子体中的磁力线分离并以新的形态重新连接,释放出大量储存的能量。在太阳上,这种能量释放通常会引发太阳活动,进而影响地面技术,这种现象被称为空间天气。精确模拟太阳磁重联有助于预测日冕物质抛射、太阳耀斑以及其他可能影响卫星、通信系统甚至地面电网的空间天气现象。
“重联在不同的空间和时间尺度上运行,在从太阳到地球磁层的空间等离子体中,在实验室环境到宇宙尺度上,”科罗拉多州博尔德市西南研究院太阳系科学与探索部门的研究员、发表在《自然天文学》上的一篇新论文的主要作者 Ritesh Patel 博士说。
自20世纪90年代末以来,我们已经能够利用成像和光谱技术识别日冕中的重联。NASA的磁层多尺度(MMS)任务等任务使得地球磁层的现场探测成为可能。然而,直到2018年NASA发射帕克太阳探测器后,类似的日冕研究才得以实现。
一个70年前的理论
太阳帕克破纪录地接近太阳,为研究开辟了新的机遇。2022年9月6日,帕克近距离接近太阳时,发现了一次大规模耀斑,这为首次获取等离子体和磁场特性的详细图像和样本提供了机会。通过结合成像和现场诊断技术,以及欧洲航天局太阳轨道器的补充观测,由西南研究院领导的研究小组证实,帕克任务首次穿越了太阳大气中的重联区域。
“我们发展磁重联理论已有近70年,因此我们对不同参数的行为方式已有基本的了解,”帕特尔说道。“此次遭遇获得的测量和观测结果验证了数十年来一直存在一定不确定性的数值模拟模型。这些数据将为未来的模型提供坚实的约束,并为理解其他时间段和事件中太阳PSP的测量结果提供途径。”
美国宇航局 (NASA) 由西南研究院 (SwRI) 领导的 MMS 任务,让研究人员深入了解了近地环境中较小尺度的重联是如何发生的。2022 年的 PSP 观测结果如今为研究人员提供了连接地球尺度重联和太阳重联的缺失信息。西南研究院接下来将致力于确定在 PSP 已发现活跃重联的太阳区域,是否存在伴有湍流或磁场波动和涟漪的重联机制。
帕特尔说:“正在进行的研究提供了不同尺度的发现,使我们能够观察能量如何转移以及粒子如何加速。了解太阳上的这些过程可以帮助我们更好地预测太阳活动,并更好地理解近地环境。”