科学家表示，太阳不同区域的温度变化违背了物理定律。
作者：吉塔·潘迪（Geeta Pandey），BBC记者，发自德里
困扰科学家已久的永恒谜团之一是，太阳的外层大气——日冕——为何比其表面热数百万度？以及在频繁喷发并损失大量能量时，日冕为何仍能保持如此高温？
印度天体物理学家如今表示，该国首个太空太阳观测任务“Aditya-L1”的最新发现，为解开这些谜团提供了关键线索。他们的发现发表于近期一篇论文中。
领导这项研究的印度天体物理研究所（IIA）著名太阳天体物理学家R·拉梅什（R Ramesh）教授表示，太阳不同区域的温度变化违背了物理定律。
如果剖开太阳的层次，最深处是核心，温度高达1500万摄氏度。向外到表面（即光球层）——我们在地球上看到的部分——温度约5500摄氏度。远离核心的是太阳最外层，即日冕，温度约为200万摄氏度——有时甚至可达4000万摄氏度。
拉梅什教授表示，日冕是太阳耀斑和日冕物质抛射（CME）等极端太空天气事件的发源地，在这些事件中，太阳向太空释放大量能量。日冕物质抛射会引发美丽的极光，也可能通过地磁风暴影响地球上的生命，导致电网瘫痪、影响气象和通信卫星。
在正常或低活动期，太阳每天会发射两到三次日冕物质抛射。在每11年一次的太阳活动极大期，一天内可能发生10次或更多。
拉梅什教授说：“如果太阳每次日冕物质抛射都损失如此巨大的能量而得不到补充，那么这颗太阳系中心恒星将耗尽所有能量，地球将陷入不可逆转的深度冻结。”
但既然这种情况没有发生，就意味着存在某种“机制”，使日冕能够维持其难以解释的高温，他说。
这幅插图展示了太阳的结构——从中心到外围依次是核心、辐射区和对流区、光球层、色球层和日冕。
科学家将其归因于两个因素：其一，太阳表面翻腾的气泡运动不断产生波，这些波向外传播时将能量带到日冕——有点像海浪将泡沫和浮渣带到岸边。
其二是太阳大气中“纠缠的磁力线”不断断裂然后重新连接。拉梅什教授说，当这些扭曲、环形的磁力线（类似编发）破裂时，会向太空抛出巨大的磁化等离子体和气体云，从而形成日冕物质抛射。它们通常起源于太阳黑子附近，这些黑子是太阳上磁场特别强的较暗、较冷的区域。
“但随后这些磁力线重新连接，太阳在数小时内就能补充损失的能量，”他补充道。
拉梅什教授说，在论文中，他们量化了这两种机制各自向日冕供应的能量——这既解释了日冕为何最初就热这么多倍，也解释了它如何在持续损失能量后仍保持该温度。
他说，他们的研究清楚表明，第二种机制提供了大部分能量。
“尽管太阳表面气泡沸腾运动产生的波会生成并传输能量，但它们的贡献很小——仅提供所需能量的7%。”
“其余93%的能量来自太阳的自我重组和损失能量的补充。”
在地球上，只有在日全食期间才能用肉眼看到太阳的日冕。
为了得出这一计算结果，拉梅什教授说他们研究了一次2024年8月5日发生的“能量极高”的日冕物质抛射事件。其辐射由Aditya-L1上的日冕仪“Velc”（可见谱线日冕仪）记录。
“我们看到，在日冕物质抛射发生10小时后，纠缠的磁力线能够回到原位，它们重新连接，日冕的能量得到重组，”他说。
“我们确实认识到气泡运动产生的能量在其中起主要作用，但我们有证据表明它并不足够。我们的研究表明，太阳各处磁力线的断裂和重连是提供大部分能量的主要来源。”
拉梅什教授表示，这些数据“为未来研究太阳大气中潜在的能量生成机制提供了重要基准”。
“我认为它们将有助于回答那些违背逻辑的物理学基本问题，”他说。
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