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翻譯：劉奕征

校對(duì)：牧夫天文校對(duì)組

后期：庫(kù)特莉亞芙卡 李子琦

責(zé)任編輯：王啟儒

太陽(yáng)上也會(huì)下雨！雖然這和地球上的雨完全不同。在日冕（即從太陽(yáng)可見(jiàn)表面向外延伸數(shù)百萬(wàn)公里的超熱大氣層）中，偶爾會(huì)形成較冷的等離子體團(tuán)塊并回落，天文學(xué)家將這種現(xiàn)象稱為"日冕雨"。迄今為止，這種降雨現(xiàn)象的形成機(jī)制始終成謎——尤其是在太陽(yáng)耀斑期間日冕雨似乎會(huì)加速墜落的現(xiàn)象更令人費(fèi)解。近日，夏威夷大學(xué)天文學(xué)研究所的研究人員終于揭開(kāi)了這個(gè)謎團(tuán)。

NASA太陽(yáng)動(dòng)力學(xué)觀測(cè)站的大氣成像組件（AIA 304）在304埃波長(zhǎng)下拍攝的太陽(yáng)。

Credit：NASA/SDO (AIA）

太陽(yáng)的日冕是一個(gè)非同尋常的區(qū)域，其溫度超過(guò)一百萬(wàn)攝氏度，遠(yuǎn)高于其下方的太陽(yáng)可見(jiàn)表面（光球?qū)樱┑臏囟?。在太?yáng)耀斑（磁能的劇烈釋放）期間，等離子體會(huì)急劇冷卻并凝結(jié)成致密的團(tuán)塊，這些團(tuán)塊會(huì)墜向太陽(yáng)的光球?qū)樱纯梢?jiàn)表面）。日冕雨現(xiàn)象就是由這些下落的較冷的物質(zhì)導(dǎo)致的。然而，現(xiàn)有的太陽(yáng)模型無(wú)法解釋這種物質(zhì)冷卻的速度。

日全食期間，太陽(yáng)的日冕和日珥肉眼可見(jiàn)

Credit：Luc Viatour

傳統(tǒng)的太陽(yáng)模型假設(shè)特定元素在日冕中的分布無(wú)論在空間還是時(shí)間上都保持恒定。這種簡(jiǎn)化使得計(jì)算結(jié)果易于處理，但當(dāng)科學(xué)家們?cè)噲D將他們的模型與實(shí)際觀測(cè)結(jié)果相匹配時(shí)，就產(chǎn)生了顯著的誤差問(wèn)題。先前的理論認(rèn)為，日冕雨的形成需要幾小時(shí)乃至于幾天的加熱，然而太陽(yáng)耀斑的整個(gè)過(guò)程僅幾分鐘。顯然，基本理論遺漏了某些關(guān)鍵因素。

盧克·貝納維茨（Luke Benavitz）和杰弗里·里普（Jeffrey Reep）通過(guò)研究彌補(bǔ)了上述缺失。他們的研究表明，構(gòu)建元素豐度隨時(shí)間變化的模型，最終結(jié)果就能夠與實(shí)際的太陽(yáng)觀測(cè)結(jié)果相匹配。像鐵這樣的元素并非均勻分布在日冕中，而是隨著環(huán)境條件的變化不斷改變。當(dāng)將這種變化納入模型后，預(yù)測(cè)到的日冕雨的爆發(fā)時(shí)間就能與實(shí)際在太陽(yáng)耀斑期間觀測(cè)到的情況相符。

在NASA太陽(yáng)動(dòng)力學(xué)觀測(cè)站拍攝的極紫外光圖像中，物質(zhì)在一次太陽(yáng)耀斑期間從太陽(yáng)邊緣升起

Credit：NASA/SDO

科學(xué)家們利用冷卻過(guò)程來(lái)幫助理解日冕中的加熱機(jī)制，因?yàn)樗麄儫o(wú)法直接觀測(cè)能量是如何累積到該區(qū)域的。如果模型一直以來(lái)都錯(cuò)誤地處理了元素的豐度問(wèn)題，那么對(duì)冷卻時(shí)間的估算很可能也是錯(cuò)誤的。這一認(rèn)識(shí)表明，關(guān)于日冕加熱的基本假設(shè)可能需要被重新審視。

認(rèn)識(shí)到元素分布情況是動(dòng)態(tài)變化的，這為研究太陽(yáng)外層的活動(dòng)以及能量如何在其大氣中傳播開(kāi)辟了全新的方向。這些見(jiàn)解最終可能有助于人類對(duì)太陽(yáng)風(fēng)暴（即可能干擾衛(wèi)星、電網(wǎng)和通信系統(tǒng)的空間天氣）進(jìn)行預(yù)測(cè)。

這項(xiàng)始于對(duì)一種奇特太陽(yáng)現(xiàn)象探究的研究揭示出，我們關(guān)于太陽(yáng)活動(dòng)的模型需要被進(jìn)一步完善。有時(shí)，最重要的科學(xué)突破并非來(lái)自于全新的現(xiàn)象，而是源于認(rèn)識(shí)到我們之前所持的固有假設(shè)是錯(cuò)誤的。

『天文濕刻』 牧夫出品

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