揭开太阳异常高温之谜！中国科学家找到一个“小偷”

3月6日消息，近日，中国科学院云南天文台在《天体物理学期刊》上发表了最新研究成果，描绘了太阳高层大气（日冕和色球层）反常加热的完整物理图像。

太阳日冕的反常加热高温是现代天文学八个难题之一，而色球层的反常加热是太阳物理的谜团之一，它们都导致了异常高温，也就是太阳上层大气距离太阳越远，温度反而越高。

对此虽然有一些理论猜测，但太阳高层大气整体如何被加热，仍然没有一个完整的物理图像。

本次研究采用从结果到原因的逆向思维，先研究高层大气的特征，然后确定与各类磁场（原因）的关联。

研究将全日面高层大气视为已经被反常加热后的整体，因为它们一直长期保持着反常的高温，因此必需且最合适的研究方式是分析长时间序列的全日面观测。

此外，本研究首次通过分析长时间序列的Ca II K线全日面综合图，以及长时间序列的全日面的日冕绿线强度图，明确地回答了它们如何被反常加热的问题。

研究人员发现，在太阳色球层中相对平静的区域，热量的主要来源是交织成网状的磁场，这种磁场结构能有效地阻止带电粒子、热能以及某些波从色球层顶部向外逃逸，而太阳色球层中相对活跃的蝶形区域，既会从活跃区和瞬现区的磁场中汲取热量，还会汲取这些磁场在日冕中产生的下行能量。

根据研究，整个色球被磁场加热的完整图像是：

宁静色球主要由网络场加热，它们的冠层结构磁位形在很大程度上阻止了带电粒子、热能和一些波从色球层顶部逃逸；

呈蝴蝶图状的活动色球由活动区磁场和瞬现区磁场加热，以及由它们在日冕中产生的能量向下传播加热，瞬现区磁场对活动色球加热的贡献明显大于活动区磁场；

宁静色球的加热是整个色球加热的主体。

整个日冕被磁场加热的完整图像是：

宁静日冕主要由网络场加热；

呈蝴蝶状的活动日冕由活动区磁场和瞬现区磁场加热，瞬现区磁场对活动日冕加热的贡献明显大于活动区磁场；

活动日冕比宁静日冕受热更明显。

研究显示，活动区磁场和瞬现区磁场的加热导致活动色球与活动日冕空间分布上呈现蝴蝶图、时间上呈现与太阳活动周同相位的长期演化特征；

网络场的加热导致整个背景（宁静）色球与背景（宁静）日冕空间上全日面分布、时间上呈现出与太阳活动周反相位的长期演化特征。

图1：色球不同强度与太阳黑子活动周的关系。红色点是Ca II K线强度范围内的点数，蓝色点是Ca II K线强度范围内的总强度。

图2：日冕不同强度与太阳黑子活动周的关系。红色点是日冕绿线强度范围内的点数，蓝色点是日冕绿线强度范围内的总强度。