肉眼所不可见的太阳磁场精细结构：强大而复杂

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这张图像展示的是由“太阳动力学天文台”（SDO）在2016年3月12日拍摄的图像背景基础上叠加的太阳磁场结构图。这些磁感线所展现出的复杂缠绕和布局能够让科学家们了解太阳磁场在太阳表面与内部物质运动环境下相应所发生的变化情况
这两张图像的对比展示的是2011年1月（左侧）到2014年7月（右侧）期间太阳磁场发生的变化。在2011年1月，当时是太阳极大年之后3年，太阳表面的磁感线基本形态还比较简单，极区的磁线圈开放向外伸展；而2014年7月正值新一轮的太阳极大期，可以看到太阳磁感线的结构明显变得更加复杂

太阳磁场极其重要，它在诸多方面都发挥着关键作用，从太阳爆发导致地球附近空间天气环境的改变，并引发磁暴或极光等现象，再到行星际空间的磁场和太阳辐射强度等等。因此对太阳磁场有所了解将是我们理解太阳系空间性质的必要步骤
　　新浪科技讯 北京时间3月18日消息，据国外媒体报道，我们每个人一定都有这样的经验：从地球上看去，太阳基本上就是一个静止的亮黄色圆盘，但实际上这是巨大的误解，太阳的表面到处都在上演着剧烈的各种运动。在1950年代，天文学家们第一次目睹太阳表面激烈的物质运动场景，而在这些运动的背后，是太阳强大而复杂的磁场。现在，利用最新技术，科学家们揭示了肉眼所不可见的太阳磁场的复杂结构。
　　太阳磁场极其重要，它在诸多方面都发挥着关键作用，从太阳爆发导致地球附近空间天气环境的改变，并引发磁暴或极光等现象，再到行星际空间的磁场和太阳辐射强度等等。因此对太阳磁场有所了解将是我们理解太阳系空间性质的必要步骤。
　　研究显示，太阳大气中的一些“亮斑”可以被作为太阳磁场的标记物。根据美国宇航局“太阳动力学天文台”（SDO）探测器在2016年3月12日拍摄的图像，科学家们绘制出了太阳磁场的结构图。这些磁感线所展现出的复杂缠绕和布局能够让科学家们了解太阳磁场在太阳表面与内部物质运动环境下相应所发生的变化情况。
　　图像显示在太阳表面的那些“亮斑”附近，太阳磁场的强度是最高的——说明这些区域是强烈的磁场活跃区，并且可以看到有很多的磁感线将这类活动区域连接了起来。该磁场结构图的构建使用了所谓PFSS，即“势场源表面”模型，这是一种基于对太阳表面磁场强度测量数据构建的太阳磁场模型。作为背景的底图则是在171埃波长的极紫外波段拍摄的太阳图像。这一波长的光无法被人眼看到，这里用金色的假彩色进行表示。
　　位于美国马里兰州的美国宇航局戈达德空间飞行中心太空科学家迪恩·佩斯尼尔（Dean Pesnell）表示：“我们目前还不能肯定太阳磁场究竟是在太阳内部何处所产生的。太阳内部产生磁场的地方可能是在靠近表层的位置，但也有可能位于太阳内部的其他不同深度上。”
　　为了揭开这个问题的答案，科学家们对太阳表面物质的运动进行观察。
　　太阳基本上是由等离子体物质组成的。所谓等离子体大致就是气态物质在高温等极端条件下，原子发生电离而形成的电子与离子分离的带电粒子混合状态。当带电粒子发生运动，它们会自然而然地形成磁场，而反过来这又会影响到这些带电粒子的运行路径。太阳内部的等离子体不断运动，形成一个复杂的因果循环流动模式，并最终形成了强大的太阳磁场。这一磁场形成机制被称作“太阳发电机”（solar dynamo）。
人类目前对于太阳磁场还缺乏完整了解，包括理解它的产生原理以及在太阳深部的结构。但科学家们的确已经在这些方面取得了良好的进展。
　　举例来说，我们已经注意到太阳磁场似乎存在着11年左右的活动周期。在每一次高峰期过后太阳都会重新恢复平静，磁感线恢复到最为简单而舒展的状态，这一阶段也就是所谓的“太阳极小”（solar minimum）。在这样的年份，太阳表面的爆发现象非常少见。
　　然而就从此刻开始，太阳表面的磁感线再次随着时间推移变得愈加复杂，直到最终完全缠绕在一起，并迎来新的一次太阳活动峰年，也就是所谓的“太阳极大”（solar maximum）。
　　佩斯尼尔指出：“在太阳极大时期，太阳表面的磁感线结构复杂，其中还可以找到很多微小的结构，而这些微小结构则恰恰对应于我们所看到的太阳表面活跃区。而在太阳极小时期，磁场强度减弱并集中在两极地区。磁感线显得非常简单平滑，不会形成太阳黑子。”
　　目前，太阳正处于一个多世纪以来最平静的时期。