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太阳大气的氦气结构,靠赤道地区几乎没有氦

2024-11-02 207


氦是宇宙仅次氢的第二大丰富元素,长期以来,科学家也假定太阳的元素丰度能代表宇宙元素丰度。然而我们一直不清楚太阳大气含多少氦,如果能摸清,就能更进一步理解太阳风的起源和加速度。终于在最近,一篇新论文揭开了迄今最完整的太阳日冕大气地图。

过去,科学家主要测量抵达地球的太阳风氦与氢比例,却发现氦的比例远低于预期,或说相当稀少,让人不敢相信这应该是宇宙第二丰富的元素。因此科学家怀疑氦可能遗留在太阳大气最外层的日冕(corona),而科学家对太阳大气氦的测量,主要仰赖日震(helioseismic)模型的间接测量。

日冕是环绕在太阳周围的电浆光环,从太阳表面延伸到外太空数百万公里,但日冕在太阳表面的分布并不均匀:当太阳不活跃时,日冕多局限在赤道区域,冕洞覆盖在极区;太阳活跃时,日冕则均匀的分布在赤道和极区,2009 年时,NASA 展开 HERSCHEL 探空火箭调查测量太阳大气层氦气的分布与含量,现在最新分析表明,氦在日冕周围的分布并不均匀:靠赤道地区几乎没有氦,而中纬度地区的氦气最多。

再与太阳和太阳圈探测器(Solar and Heliospheric Observatory,SOHO)拍摄的图像相比,可以看出太阳磁力线与中纬度重叠处元素分布的丰度,由于氦丰度在赤道地区相对低,表明氦与氢的比例与日冕磁场、太阳风速度密切相关。

HERSCHEL 从远端研究日冕区域元素组成的这些数据,可以在之后与派克太阳探测器(Parker Solar Probe)一起交叉分析,以更理解太阳风如何加速;今年初刚升空的太阳轨道载具(SolO),日冕仪(Metis)与极紫外全太阳高解析影像仪(EUV full-Sun and high-resolution Imager,EUI)两种仪器也能够进行类似的元素丰度测量,能提供日冕氦气比例的更新数据。

新论文发表在《自然天文学》(Nature Astronomy)期刊。

  • NASA Sounding Rocket Finds Helium Structures in Sun’s Atmosphere

(首图来源:NASA)

延伸阅读:

  • 太阳轨道器升空,将成首个飞越太阳两极、直接对太阳成像的探测器
2020-08-13 14:06:00

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