从实验室: 太阳耀斑-消除热量

研究:通过计算机模拟模型了解触发太阳耀斑的过程，从而可以预测这些

去年11月4日，瑞典领空在一些机场发生雷达故障后关闭了一个多小时。航班从雷达屏幕上消失，导致停电。该问题可归因于该区域附近地球磁场的干扰。

磁场中的这些干扰是由所谓的太阳耀斑引起的，太阳耀斑是从太阳表面突然爆发的高能电磁辐射。这些太阳耀斑中最具能量的能量相当于数十亿氢弹中所含的能量。

这些电磁爆发通常会干扰地球的磁场，并可能导致不同类型的撞击。例如，在1989年3月13日，加拿大魁北克的水力发电系统发生了八九个小时的停电，再次被发现是由太阳耀斑触发的。

由于它可能在地球上造成的破坏，对我们来说，保护自己和我们的重要装置免受未来太阳耀斑的袭击是很重要的。正在努力了解触发太阳耀斑的过程，以便可以预测这些过程并发出警告。

但是现在，我们离这个目标还有几步之遥。我们所知道的是，大多数太阳耀斑都来自太阳表面的 “太阳星” 区域。其中一些太阳黑子的面积大于地球，其中一些甚至等于木星的面积，但在太阳表面却显示为微小的区域。这些太阳黑子是高磁化区域，比太阳周围区域凉爽。观察到太阳耀斑起源于这些区域的正上方。太阳黑子上的磁力是如此紧张，以至于超过一个阈值，它们会在能量爆炸中释放出来。

这种现象在某种程度上类似于地震，当由于地表以下的陆地运动而导致的机械应力变得难以储存时，地震也会发生。

有一种叫做 “德尔塔” 黑子的黑子，它几乎占到达地球表面的所有x射线辐射的95%。在三角太阳黑子中，南北磁极彼此非常靠近，因此磁力受到极大的应力。这些太阳黑子通过多次太阳耀斑持续释放能量。

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几年来，我们一直在尝试通过我们的计算机模拟模型来重现太阳耀斑的条件。现有的计算机模拟都无法再现典型太阳耀斑期间释放的能量。我们的新模拟是对现有模拟的重大改进，并产生了非常有希望的太阳耀斑图片。

我们的物理方程式考虑了太阳旋转引起的影响，这是现有模拟从未做到的。像地球和许多其他天体一样，太阳也绕其轴旋转，并且在27天内绕一圈。这种旋转扭曲了太阳表面内部的磁场，导致进一步的磁应力。

我们相信我们的计算机模拟模型在理解太阳耀斑方面向前迈出了一大步，但仍有许多工作要做。下一步是用过去的实际太阳观测来测试模型，测试它是否能重现已经发生的太阳耀斑。如果我们能够成功地进行管理，我们就可以开始研究太阳耀斑的预测模型。

我们的模拟模型的这些结果发表在《物理评论快报》杂志上，标题为 “反复燃烧Delta sunspots的建模”。

为了考虑将您的研究纳入本专栏，请写信给[email protected]的高级编辑Amitabh Sinha

作者: piyali Chatterjee，IIAp，班加罗尔; 挪威奥斯陆大学理论天体物理学研究所Viggo Hansteen & Mats Carlsson