就像在地球上一樣,太陽上也會有週期性的壞天氣——狂「風」大作,暴「雨」傾盆。太陽上的雨由電離氣體構成,也就是電漿體,以大約20萬公里的時速從太陽的外大氣層——日冕上降落到太陽表面上。成千上萬的「日冕雨滴」灑落下來,對太陽來說就像「傾盆大雨」。
愛爾蘭都柏林三一學院太陽物理學家埃蒙·斯卡利恩領導的一個國際研究小組,近日拼制了一幅太陽大氣「瀑布」的圖像,以解釋這一有趣現象。他們在6月24日樸茨茅斯召開的國家天文大會(NAM 2014)上匯報了該研究成果。
科學家40年前就已發現日冕雨。太陽「天氣」也有規則地大規模變化,但經過幾十年的研究,仍未能理解其物理機制。現在,研究小組利用美國國家航空航天局(NASA)的動力觀測衛星(SDO)和瑞典的1-m太陽望遠鏡(SST),能更詳細地研究它。
太陽上形成熱雨的過程與地球上的成雨過程極為類似。如果太陽大氣條件合適,熾熱而稠密的電漿雲會自然冷卻、凝結,最終以日冕雨滴的形式降落到太陽表面上。另一個與地球天氣相似的地方是,構成熱雨雲的物質到達日冕,也要通過一種迅速蒸發的過程,但這種「蒸發」是由太陽耀斑造成的。耀斑爆發是太陽系最劇烈的爆炸,科學家認為這有助於給太陽的外大氣層加熱。
由太陽耀斑驅動的暴風雨,或許對控制太陽大氣的物質循環起著基本作用,是一種太陽級「恆溫器」,調節著日冕的溫度波動,但日冕加熱的源頭仍是一個難解之謎。
據物理學家組織網6月25日報導,斯卡利恩的研究小組與都柏林三一學院和挪威奧斯陸大學合作,對日冕雨的形成提出了新見解。他提出了一種「災難製冷」模型,一種特殊的溫度急降使得稀薄的日冕氣體變成了「雨滴」。
利用SST,研究小組在2012年6月觀察到一條巨大的「瀑布」從太陽外大氣層傾瀉下來,進入太陽表面的黑子。他們將拍攝的照片進行了合成,還將另一套照片製作成視頻,以顯示「陣雨」之前太陽耀斑的活動情況。
斯卡利恩說:「太陽上的‘陣雨’和‘瀑布’是非同尋常的景觀,雖然我不會很快推薦人們到那裡‘漫步’,但它們與地球天氣的相似性還是令人震驚。」
太陽外層大氣的溫度達百萬攝氏度,應該是最不可能有雨出現的地方,但「雨」的確以某種形式在那裡存在,並被我們觀察到了。這一方面或許可以解釋太陽外層大氣(即日冕)溫度遠比太陽表面高的原因;另一方面,更向我們揭示宇宙物質循環的相似性,可能不僅僅是太陽和地球相似,各種類型星體的物質和能量循環會不會有一個共性的模式存在?我想到了《老子》所謂的「萬物負陰而抱陽」和古人對宇宙萬物的抽象哲學——陰陽。