太阳物理学领域取得一项惊人突破,借助美国国家科学基金会NSF的井上建太阳望远镜,科学家首次在米粒组织中发现前所未见的明暗条纹结构。这些被称为"条纹化现象"的特征如同波纹般在太阳表面起伏的磁帘幕,从根本上改变了人类对微观尺度磁场动力学的认知。通过实现20公里量级的超高分辨率观测,科学家首次将实际观测数据与数值模拟精确匹配,揭示出能改变太阳表面观测视角的微弱磁场波动。这些发现不仅深化了对太阳活动的理解,更为研究遥远宇宙环境中的磁行为提供了新视角,对预测地球空间天气具有重要应用价值。
辐射暴露限值(ICRP 103建议)
- 公众年剂量限值:1.0 mSv
- 职业年剂量限值:20 mSv
- 五年累积最大值:50 mSv
- 特殊情形五年上限:100 mSv
* mSv = 毫希沃特(辐射剂量当量国际单位)
数据采集于40 keV光子能量(半值层2.0毫米铝)
这些被称为条纹结构的明暗交替图案,在被称为米粒组织的太阳对流胞壁面显现,实质是帷幕状磁力面在光球层波动所致。当炽热的米粒边界光线穿透这些磁力帷幔时,磁光效应导致亮度调制现象,精确勾勒出底层磁场强度的空间分布特征。当磁帷区域磁强弱于周边背景时呈现暗纹,相对磁场增强时则显亮纹。
美国国家太阳天文台科学家、论文第一作者大卫·库里泽博士表示:"本研究首次以约20公里(曼哈顿岛长度量级)的空前空间分辨率解析太阳表面精细结构。这些条纹实为微尺度磁场涨落的指纹特征。"
该意外发现完全得益于井上建太阳望远镜的革命性观测能力。科研团队使用其可见宽带成像仪(VBI)的G波段观测模式——该特定可见光谱段能有效突显强磁活动区,使黑子及本研究所涉微结构更易辨识。该配置实现了优于0.03角秒(对应日面约20公里)的空间分辨率,创太阳物理观测史上最高纪录。研究人员将观测数据与尖端数值模拟结果进行比对,以解析其物理本质。
研究证实这些条纹源自百高斯量级(相当于普通冰箱磁贴强度)的磁涨落信号。此类微妙磁场波动通过改变等离子体密度与透明度,引发仅数公里量级的可见光球层起伏——这种被称为威尔逊凹陷的效应,唯有借助NSF井上太阳望远镜4米主镜的世界顶级分辨能力方可探测。
论文合著者汉·尤滕布鲁克博士指出:"磁场是宇宙基本作用力,类似磁致条纹在分子云等深空天体亦有观测。井上望远镜的高分辨结合数值模拟,使我们能在更广天体物理背景下解析磁场行为。"
研究太阳表面磁结构对理解日冕物质抛射、耀斑爆发等剧烈空间天气事件至关重要,将显著提升空间天气预报能力。该发现不仅深化太阳磁构造认知,更为研究其他天体物理环境的微尺度磁结构开辟新途径。
NSF井上望远镜副台长大卫·博博尔茨博士强调:"这仅是井上望远镜众多突破性成果之一,彰显其持续推动太阳物理前沿发展的能力。该发现尤其凸显其在解析影响地球科技社会的小尺度空间天气驱动机制方面的关键作用。"
该研究成果以《0.03角秒分辨率观测到的条纹化太阳光球》为题,发表于《天体物理学杂志通讯》。