我们的太阳的仍然的5个最大秘密

撰稿人 Bruce Dorminey

Jul 2, 2022,01:30am EDT

我报道航空航天、天文学并主持宇宙争议播客。

SCIENCE

太阳和日光层天文台图像显示太阳上486区上周（左下角）释放了一个创纪录的耀斑。耀斑本身还不能被看到，但可看到该区域上方的大、热的充满气体的环。这些后耀斑环路仍然是活动的 (Photo by NASA via Getty Images)  GETTY IMAGES

随我们陶醉在北半球的漫长夏日，很少有人意识到我们关于太阳还有很多不了解的。数十亿年来，我们的恒星已经提供了稳定的能量输出，不仅允许我们所知道的生命进化，还允许我们所知道的文明进化。然而，欺骗的控制我们简单的黄矮星的天体物理学的细微点仍然是一个谜。

我们知道太阳的能量怎样来自它的氢聚变成氦的基本知识，以及太阳的复杂化学成分主要源自前几代播种了它的元素组成的恒星。但在我们理解太阳的内部力学和化学成分方面有重大的差距。

为了更多地了解我们不知道关于太阳物理学的，我联系了拉斯克鲁塞斯新墨西哥州立大学的天文学家和太阳物理学家贾森贾克基维兹，了解他对下面五个最重要的太阳奥秘的看法。

为什么太阳的最外层大气层（或日冕）比它的表面热得多的秘密。

基维兹告诉我日冕位于太阳表面的上方，因此高于热源，而且是1000 倍更热。他说，太阳的表面提供足够的能量从它流出来保持日冕热。然而，这种热会需要不知怎的将能量沉积在那里。

但是由于这种外冕是如此脆弱，基维兹及其同事不能弄清楚为什么这种能量不简单的传进外太空。太阳物理学家仍然困惑于日冕怎样悬挂在这个量的热上。

这张照片由美国宇航局过渡区和日冕探测器（TRACE）航天器上的特殊仪器拍摄于2000年9月26日发布。在太阳大气层中数百万度的电化气体喷泉已经揭示了太阳大气被加热到比太阳可见表面更高1000倍温度的地方。 (Photo by NASA/Newsmakers) GETTY IMAGES

太阳如何以及在何处产生它的磁场

基维兹说，在表面（作为太阳黑子）和在太阳大气层（作为日冕环）中磁场被观察到，但它们很可能被在内部产生。他说，这样的过程需要等离子体（带电气体）和运动（可能是旋转）。

基维兹说，许多研究人员认为这最强烈的发生在太阳半径的70%左右，这可能是在那里这个场被“缠绕起来”并被加强。他说，由于磁场是有浮力的，然后它们上升到表面并作为太阳黑子弹出来。

但是由于太阳是一个气态天体，它不会像一个地球质量天体那样以相同的固定速度旋转。例如，在表面它的两极比它的赤道旋转得更慢。

基维兹说，赤道大约25天内旋转一次，极地区域大约30-32天。他指出，这当然不会发生在地球上，否则地球会把它自己切成碎片。

太阳下方的不同层也以不同的速度旋转。

基维兹说，因此，如果你从表面进入太阳大约50000公里，你将处于一个比表面旋转得更快的区域。他说然后如果你再深入一点，它就会再减慢。

基维兹说，在大约2亿公里的深度，我们发现太阳作为一个固体旋转，更像地球一样，我们从研究探测内部的太阳地震知道这一切。

是什么设定和调节我们太阳的11年太阳周期？

基维兹说，一般太阳黑子和磁性在11年内在太阳中起伏。

太阳黑子由于强磁场通过太阳表面浮现在太阳表面上表现为更暗的区域，这造成一个轻微的区域冷却，这造成当与太阳的周围非常明亮的光球（或表面）并置时看起来像黑点一样。

基维兹说，在太阳周期开始时，太阳黑子往往位于中纬度，在每个半球中纬度在正负30度左右。他说，随着周期的继续，它们越来越靠近赤道浮现。基维兹说，当下一个周期开始时，它们然后又回到浮现在中纬度地区，尽管北半球和南半球的极性已经从上一个周期翻转。

至于11年周期？

基维兹说，太阳上的表面特征每天来来去去，这是一个奇怪的时间尺度。

是什么产生太阳的超级喷发和超级耀斑？

基维兹说，它们被与磁场相连，当磁场由于磁场的扭曲和拉伸需要磁能被释放时这发生。他说，耀斑和日冕物质抛射（CMEs）之间的主要区别在于耀斑主要发射X射线和紫外线辐射，而日冕物质抛射实际上抬掉太阳质量。

基维兹说，大型太阳事件每年经由停电、通信中断和电气系统破坏造成数十亿美元的损失。他说，如果我们回到一个更加以人为中心的太空探索计划，人类在月球或火星上，那么这种太空天气的后果将变得更重要。

西印度群岛的日出，从1995年7月美国宇航局的STS-70使命期间发现号航天飞机上看到。(Photo by Space Frontiers/Getty Images) GETTY IMAGES

太阳化学成分的秘密

基维兹说， 一开始只有氢和氦，元素周期表上的所有其它元素都被在恒星核心中合成。他说，我们的太阳当宇宙大约是宇宙现在的年龄的三分之二或时形成的，这样比那些早期恒星更富含其它元素。

基维兹说，“太阳对我们银河系中数千亿颗其它恒星是参考恒星，以及其他星系中数万亿颗恒星的参考恒星”。

基维兹说，我们知道构成太阳的所有元素，但我们不知道它们的相对丰度。因此，他说太阳的化学成分仍在争论中。基维兹说，这是一件很难来测量的事情，甚至对我们最近的恒星。他说，观察和模型必须协同工作给出一致的结果，而它们并不总是这样做的。

关于太阳你最困惑的是什么？

基维兹说，公平地说，我们相当了解太阳的质量、年龄、大小和总辐照度。他说，我们知道它怎样已经进化的，以及它将如何以一种普遍的方式进化到未来数十亿年。基维兹说，但它是更高阶的如此令人费解的东西，它的深内部结构、磁场、太阳周期变化和喷发事件。

至于他自己在理解太阳方面的个人追求？

基维兹说，我要知道内部看起来像什么样子一样。他说，就像超声图显示一个在母亲体内的胎儿一样，我们试图成像太阳地下的图像，但只能下去探测到一点点。

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我（Bruce Dormine）y是一名科学记者，也是《宇宙争议(brucedorminey.podbean.com)》的主持人。以及作者...

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