美科學家首次實驗室內再現太陽離子環形成(圖)

csa2 · 發表於 2012-8-29 22:29:56

美國科學家首次在實驗室再現等離子環。這種環是太陽表面大規模耀斑的前兆，能夠導致地球上出現電風暴

　　
太陽動力學觀測衛星拍攝的一場M3.2級太陽耀斑。據美國宇航局的空間天氣部門估計，太陽耀斑的速度可超過每秒630英里（約合每秒1013公里），能夠導致地球上形成地磁暴

太陽動力學觀測衛星拍到的太陽耀斑。太陽耀斑能夠破壞地球上的電網

新浪科技訊北京時間8月27日消息據國外媒體報導，太陽耀斑能夠對地球造成巨大破壞，但科學家至今仍沒有徹底了解這種現像如何形成。現在，美國加利福尼亞州理工學院的一支研究小組首次在實驗室再現了太陽耀斑的先兆等離子環。隨著這一研究成果的取得，科學家在朝著揭開太陽耀斑謎團的道路又往前邁出重要一步。
美國科學家希望他們的研究能夠改善空間天氣預測。加州理工學院應用物理學教授保羅-貝蘭將此項研究與颶風研究相提並論。他表示：“我們正在研究等離子環的機制，這能夠加深我們對空間天氣的認識。如果不了解颶風形成前出現的高壓和低壓鋒面等現象，你就無法預測颶風。太陽耀斑也是如此。”
研究小組希望他們的研究發現能夠改進太陽風暴的預警。貝蘭表示：“太陽放射出的等離子體需要一段時間才能抵達地球。通過進一步研究，在大規模太陽耀斑出現前兩天發出預警的可能性是存在的。”加州理工學院實驗室的等離子環研究由貝蘭和研究生伊夫-斯特森進行，研究發現刊登在8月13日的《物理學評論快報》雜誌上。根據他們的研究發現，兩種磁力控制著等離子環的行為。等離子體是一種炙熱的離子化氣體。
貝蘭表示：“一種磁力擴大等離子環的半徑，使其規模增大。另一種磁力導致等離子環兩端連續噴射等離子體。後一種磁力噴射的等離子體能夠讓等離子環規模擴大時保持密度。”這一過程就像將牙膏從兩端擠入一根管子，牙膏本身沒有磁力，磁力一定來源於管子內部。
斯特森和貝蘭研究的等離子環由脈衝動力磁等離子槍產生。斯特森說：“在艙室內，磁場、氣體和高壓在瞬間出現。我們利用帶有光學過濾鏡的高速攝影機捕捉下等離子體的行為。”通過對注入的等離子進行顏色編碼，光學濾鏡能夠生動呈現等離子環兩端的等離子流。在此之前，從沒有人使用這項技術進行研究。
在他們拍攝的畫面中，紅色等離子體從一端流入環內，與此同時，藍色等離子體從另一端流入環內。斯特森說：“在每一項實驗中，你只能在圖像中看到來自氫側或者氮側的光線。不過，這種實驗具有很高的可複制性，允許我們將每次實驗獲取的圖像疊加在一起，最後在一幅圖像中看到兩端的等離子體。”接下來，貝蘭的實驗室將對兩個環之間如何發生相互作用進行研究。他說：“我們希望確定的是，它們是否會合併，形成一個更大的環。一些人認為太陽上較大的等離子環就是以這種方式形成。”