美国国家科学基金会 Daniel K. 科学家使用井上太阳望远镜在太阳物理学方面取得了重大进展。他们在太阳表面发现了开尔文-亥姆霍兹不稳定性(KHI)——像小漩涡一样的小漩涡图案。据说这一发现有助于解释爆炸性的太阳活动和其他太阳现象。
美国国家科学基金会国家太阳观测站 (NSF NSO) 在 8 月 5 日星期三的新闻稿中宣布了这一“令人兴奋”的发现。
报告称,新发现“可能从根本上改变我们对驱动太阳活动的物理机制及其对地球生命影响的理解”。
作为流体运动的影响,开尔文-亥姆霍兹不稳定性会在两种流体以不同速度相互通过时在界面处产生“切口”——小的扰动可能会显得引人注目、波状或涡流,就像破碎的海浪一样。
什么是“领导力”创新?
根据新闻稿,来自 NSO、NSF NCAR 高空天文台 (HAO) 和德国马克斯·普朗克太阳系统研究所 (MPS) 的国际研究小组发现了开尔文-亥姆霍兹不稳定性 (KHI),“其形式为小型、旋转、涡旋状图案”。
这项研究发表在《自然》杂志上,是使用世界上最大的太阳望远镜 NSF Daniel K 进行的。它基于井上太阳望远镜收集的数据,井上太阳望远镜是由国家统计局在夏威夷毛伊岛建造和运行的。
周三发布的延时视频和图像揭示了与以前所见不同的太阳景观,磁场边缘处处可见小规模的动态涡流。
报告称:“这使得 KHI 在光球层中得以清晰识别,首次通过实验证实了一种长期由理论预测但只能通过井上太阳望远镜的高空间分辨率才能探测到的现象。”
NSO 还发布了“有史以来由井上太阳望远镜在 416 nm 处拍摄的”最高分辨率的太阳表面(光球层)图像。它揭示了与开尔文-亥姆霍兹不稳定性相关的磁性元素的扭曲边界和超细尺度线。
他说:“非常令人兴奋的是,这些对太阳光球层的高分辨率观测揭示了磁场集中边缘处的 KH 涡旋形式的新动力学状态。这些观测还提供了迄今为止最高分辨率的太阳磁流体动力学模拟,并且在物理细节上达成了非常令人印象深刻的一致性。”高海拔实验室的科学家。
该小组对 Inouye 观测和计算机模拟进行了高级分析,并与分析理论相结合,得出这样的结论:在观测和模拟中都观察到了旋转涡流和快速移动的细尺度暗线(“条纹”)(Helz-Heltability)。
“太阳光球层中开尔文-亥姆霍兹不稳定性的发现,在数值模拟分析的支持下,是我们理解太阳和恒星等离子体的动力学和演化的重要一步,并将成为未来发现的基础,”博士说。
太阳为什么这么热?
据美国国家科学基金会国家太阳天文台称,研究人员认为,开尔文-亥姆霍兹不稳定性可能是太阳外层大气如此炎热以及磁能产生并围绕太阳移动的关键原因。
新闻稿称:“磁能助长太阳耀斑和耀斑——太阳活动向地球发送能量并影响卫星、电网和其他技术。”
国家太阳天文台首席技术专家托马斯·里梅尔博士表示,开尔文-亥姆霍兹不稳定性是一种导致外层大气加热的机制,也是恒星为何具有百万度开尔文热日冕这一长期谜题的一部分。
接下来怎么办?
科学家们现在正进入下一阶段的分析,其中涉及使用计算机程序,在井上太阳望远镜的高分辨率数据的帮助下,自动检测和分析这些旋转模式。
下一阶段的研究将在两个关键方面提供帮助:它将向科学家展示这些 KHI 可以将多少能量输送到太阳的高层大气中,从而帮助加热太阳;它将帮助科学家确定它们对在太阳大气下部传播的磁场有多大影响。
为了了解影响地球的空间天气变化,我们需要研究驱动它的小规模过程。几十年来,在如此小的尺度上看到这些漩涡仍然难以捉摸。通过将四米长的大型镜子与最先进的光学器件和仪器相结合,美国国家科学基金会井上太阳望远镜正在揭示这一回顾事件。曾经超出我们能力范围的发现,”国家太阳能研究中心 NSF 项目主任杰奎琳·基恩 (Jacqueline Keen) 博士说。








