科学家发现太阳神秘“暗痕” 试追寻黑子起源

最新一期的《科学》杂志上刊登了瑞典皇家科学院天体物理学家Scharmer关于太阳黑子起源以及作用的新发现。通过观测太阳表面超级气体空洞以及边缘结构，天文学家目前正在查明这些太阳上神秘“暗痕”（黑子）的形成机理，以及整个作用过程的来龙去脉。
　　太阳黑子在外部特征上，是太阳表面出现的颜色较深的斑点，之所以颜色会呈现较深，是因为这些地方的温度比太阳表面其他地方的温度要低很多。而且体积也很大，图1显示：超级气体空洞所关联的太阳黑子比整个地球的还要大。目前已知：太阳表面黑子活动与磁场强度的活跃程度有很大的相关性，而较强的磁场可以抑制表面热物质的流动。但是，黑子与磁场的相互作用以及他们的结构、特性都还是个谜团。
　　然而，太阳黑子的“心脏”，也就是内部中央阴影区域，在天文学上被称为：本影或者暗影。其边缘被半影所环绕，也就是说：太阳黑子外观上主要由中央阴影和周围的半影组成。而周围的半影则分布着无数明暗相间的丝状结构，这些丝状结构可达2000公里长，但是其又很窄很薄，宽度只有150公里。这些结构是如何产生的，以及靠何种物理过程来维持，同样也都还是个未解之谜。
　　目前，天文学家发现这些丝状或者细柱状结构是快速下冲以及向上的气体喷流，并借助先进的计算机模型以及成熟的数学建模，进一步发现这种下冲和上喷活动与太阳对流层中冷热气体的运动有关。也正是因此，瑞典科学家动用了皇家科学院太阳物理学会的1米口径太阳观测天文台，在0.1角秒下显示了在对太阳空间观测方面极高的分辨率。
　　观测结果显示：太阳表面颜色较暗的区域，下冲运动的速度可以达到每小时3600公里，而在较为明亮的区域，上喷运动的速度可以超过每小时1万公里。模型表明：炙热的柱状气体流从黑子的核心区域向外猛烈抛射，而后大面积扩散、冷却和下沉，整个过程显得迅速且有条不紊。
　　对于以上提到的下冲以及上喷速度，科学家使用了多普勒效应进行更加精确的测量。图2中，蓝色的部分预示着由黑子中央区域产生的气流向我们喷射出来，也就是相对太阳表面而言，是向上运动的。红色部分预示着气体远离我们而去，在太阳表面上看，是向下运动的。图中形似网状的结构，就是太阳那“粗糙”的表面。而如果你要亲眼看到这样大小的场景，那你就必须站在距离太阳上方2万4千公里的地方。
　　将来，研究人员也希望能测量到太阳表面相关区域的磁场强度，将磁场强度的变化与这种气体流动关联起来，更好地了解这种天体活动深层次的奥秘。