科学家更全面测量太阳电场,对太阳风加速影响不大

随着帕克太阳探测器越来越靠近太阳,科学家也更加了解太阳面貌,在一篇新研究中,美国爱荷华大学团队首次明确测量了太阳电场、以及电场如何与太阳风相互作用,发现前者虽然会影响太阳风,但效果不大。

太阳电场源于氢原子在太阳深处核融合产生的强烈热能中、剥离产生之质子与电子相互作用,在该环境下,质量比质子小1,800倍的电子被吹向外面,与更重的质子相比,电子因较轻、所以受重力影响程度也较小。但带有正电荷的质子会对电子施加一些控制,导致电子试图逃脱、但质子试图将它们拉回来,这就是太阳电场的形成。

如果没有电场,所有电子都会被冲走,但因为电场困住它们,于是变成一个均匀的电子流动场。

爱荷华大学物理与天文学系副教授Jasper Halekas形容,可以把太阳电场想象成一个巨大的碗,把电子想象成以不同速度在两侧滚动的弹珠,有些弹珠(电子)足够活泼可以越过碗缘,但有些弹珠(电子)不够好动,最终会滚回碗底。

而团队正试图衡量那些回得来与回不来碗底的弹珠们(电子)。

研究人员测量从太阳流出的电子,确定脱离与未能脱离太阳魔掌的电子能量界线。 (Source:爱荷华大学)

Jasper Halekas表示,从碗中逃脱的能量与无法逃离碗的能量基本上存在分界线,且可以测量,现在,归功于帕克太阳探测器(Parker Solar Probe,PSP)离太阳足够近(约1,448万公里),科学家可以在碰撞发生之前准确测量电子的分布,以前的探测器距离太阳不够近,仿佛想从下游河流来理解源头瀑布,但现在帕克太阳探测器就身处上游瀑布之中,能比以前更清楚辨别太阳电场的大小、宽度与范围。

而从这些测量中,物理学家可以了解更多有关太阳风的信息,太阳风是速度每秒200~800公里的超高速电浆流(带电粒子流),能冲刷地球并干扰卫星通信,团队现在发现太阳电场对太阳风有一定的影响,但影响力比想象中还小。

由于计算出太阳电场能为太阳风提供多少加速度,研究人员表示该数字只占总体一小部分,说明电场并不是让太阳风发挥作用的主要机制。

在2018年发射升空的帕克太阳探测器今年相当忙,预计11月再度靠近太阳,距离太阳表面约853万公里,而2025年将靠近至离太阳最近的近日点,与太阳中心距离仅690万公里。

新论文发布在《天文物理期刊》(The Astrophysical Journal)。

(首图来源:pixabay)

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