關(guān)于太陽，還有五大未解之謎

上圖 NASA“過渡區(qū)和日冕探索者”（TRACE）航天器上特殊儀器拍攝的照片，顯示了太陽的日冕環(huán)。

右圖 NASA“太陽和太陽圈探測器”拍攝的圖像顯示，2003年11月18日，太陽上發(fā)出創(chuàng)紀(jì)錄的耀斑。

圖片來源：NASA官網(wǎng)

無垠太空，恒星之多如恒河沙數(shù)，太陽是其中最特別的一顆。因為其與地球的距離適中，為人類提供了充足但不泛濫的能源，讓人類得以生存，仰望星空，并深入研究人類乃至整個宇宙的演化歷史。

盡管太陽對人類如此重要，但人類對其內(nèi)部力學(xué)和化學(xué)成分等的了解仍然有限。美國《福布斯》雙周刊網(wǎng)站在最近的報道中，列出了有關(guān)太陽的五大未解之謎。

為何日冕溫度高于太陽表面

太陽最外層大氣層（日冕）位于太陽表面上方，距熱源更遠(yuǎn)，但溫度是太陽表面的1000倍，為何會出現(xiàn)這種情況？這是籠罩在太陽頭上的一層“神秘面紗”。

美國新墨西哥州立大學(xué)太陽物理學(xué)家杰森·杰基維茨說，太陽表面提供了足夠多的能量，使日冕保持高溫，但這種加熱需要能量以某種方式沉積在日冕區(qū)域，然而，外層日冕本身非常脆弱，科學(xué)家一直對日冕如何貯藏這么多熱量感到困惑不已。

太陽磁場從何而來

杰基維茨說，科學(xué)家在太陽表面（如太陽黑子）和太陽大氣（如日冕環(huán)）觀察到了太陽的磁場，但這些磁場很可能是在太陽內(nèi)部產(chǎn)生的。產(chǎn)生磁場的過程需要等離子體（帶電氣體）和運(yùn)動（可能是旋轉(zhuǎn)）。

許多研究人員認(rèn)為，這種現(xiàn)象在太陽半徑的70%左右處發(fā)生得最強(qiáng)烈，這可能是磁場增強(qiáng)的地方。由于磁場具有浮力，因此會上升到太陽表面，并以太陽黑子的形式出現(xiàn)。

但由于太陽是氣態(tài)天體，它不像地球這種固態(tài)天體那樣以相同的固定速度旋轉(zhuǎn)。杰基維茨說，太陽的赤道大約每25天旋轉(zhuǎn)一次，極地大約30—32天旋轉(zhuǎn)一次，地球上肯定不會發(fā)生這種情況，否則地球會把自己撕成碎片。

此外，太陽表面之下的不同層也以不同速度旋轉(zhuǎn)。杰基維茨說，如果進(jìn)入太陽表面之下約5萬公里的地方，你會發(fā)現(xiàn)，此處的旋轉(zhuǎn)速度比表面快，但如果進(jìn)入太陽再深入一點(diǎn)的地方，旋轉(zhuǎn)速度會再次減慢。

為何存在歷時11年的太陽周期

杰基維茨說，太陽黑子和太陽的磁性通常以11年為周期消長。

由于太陽表面存在強(qiáng)磁場，太陽黑子表現(xiàn)為太陽表面較暗的區(qū)域。杰基維茨說，在太陽周期開始時，太陽黑子往往位于中緯度地區(qū)，隨著太陽周期的繼續(xù)，它們越來越靠近赤道。當(dāng)下一個太陽周期開始時，它們又在中緯度重新出現(xiàn)，盡管太陽南北半球的極性與前一個周期不同。

杰基維茨表示，在這11年內(nèi)，太陽表面的特征每天都在變化，11年是一個奇怪的時間尺度。

超級拋射和超級耀斑如何產(chǎn)生

杰基維茨說，超級拋射和超級耀斑與太陽的磁場有關(guān)，當(dāng)磁場因為扭曲和拉伸需要釋放磁能時，就會產(chǎn)生超級拋射和超級耀斑。耀斑和日冕物質(zhì)拋射之間的主要區(qū)別在于：耀斑主要發(fā)射x射線和紫外線，但日冕物質(zhì)拋射實(shí)際上會從太陽拋射出物質(zhì)。

杰基維茨表示，這些狂暴事件每年會造成數(shù)十億美元損失，包括停電、通信中斷和電力系統(tǒng)損壞等?！叭绻祟愒谠虑蛏匣蚧鹦巧希敲催@種太空天氣導(dǎo)致的后果將更加嚴(yán)重?！?/p>

太陽化學(xué)成分仍有爭議

宇宙中一開始只有氫和氦，元素周期表上的所有其他元素都是在恒星內(nèi)核合成的。杰基維茨說：“我們的太陽是在宇宙處于其壽命的大約2/3時形成的，因此其中的其他元素比宇宙早期出現(xiàn)的恒星更為豐富?！?/p>

“太陽是我們銀河系內(nèi)千億顆其他恒星以及其他星系內(nèi)數(shù)萬億顆恒星的參考恒星?！苯芑S茨進(jìn)一步指出，“我們知道構(gòu)成太陽的所有元素，但我們不知道它們的相對豐度，因此，太陽的化學(xué)成分仍存在爭議。這是很難測量的——即使對距離我們最近的恒星來說也是如此?！?/p>

杰基維茨總結(jié)說：“公平地說，我們非常了解太陽的質(zhì)量、年齡、大小和總輻照度。我們知道它是如何演化成今天的‘模樣，也知道它未來的命運(yùn)。但我們對它的深層內(nèi)部結(jié)構(gòu)、磁場、周期變化和狂暴的噴射事件仍然知之甚少?！?/p>

據(jù)西班牙埃菲社5月初報道，配備4.2米鏡片和尖端技術(shù)的歐洲最大的太陽望遠(yuǎn)鏡——?dú)W洲太陽望遠(yuǎn)鏡（EST）將于2024年在西班牙開始建造，并于2029年投入運(yùn)行。2021年10月，中國首顆太陽探測衛(wèi)星“羲和”號由長征二號丁運(yùn)載火箭發(fā)射升空。2021年12月14日，美國國家航空航天局（NASA）科學(xué)家宣布，“帕克”太陽探測器首次“觸摸”到太陽。

這些追逐太陽的“夸父”們，有望為人類揭示更多有關(guān)太陽的秘密。