太阳也会下“暴雨”？

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翻译：刘奕征

校对：牧夫天文校对组

后期：库特莉亚芙卡 李子琦

责任编辑：王启儒

太阳上也会下雨！虽然这和地球上的雨完全不同。在日冕（即从太阳可见表面向外延伸数百万公里的超热大气层）中，偶尔会形成较冷的等离子体团块并回落，天文学家将这种现象称为"日冕雨"。迄今为止，这种降雨现象的形成机制始终成谜——尤其是在太阳耀斑期间日冕雨似乎会加速坠落的现象更令人费解。近日，夏威夷大学天文学研究所的研究人员终于揭开了这个谜团。

NASA太阳动力学观测站的大气成像组件（AIA 304）在304埃波长下拍摄的太阳。

Credit：NASA/SDO (AIA）

太阳的日冕是一个非同寻常的区域，其温度超过一百万摄氏度，远高于其下方的太阳可见表面（光球层）的温度。在太阳耀斑（磁能的剧烈释放）期间，等离子体会急剧冷却并凝结成致密的团块，这些团块会坠向太阳的光球层（即可见表面）。日冕雨现象就是由这些下落的较冷的物质导致的。然而，现有的太阳模型无法解释这种物质冷却的速度。

日全食期间，太阳的日冕和日珥肉眼可见

Credit：Luc Viatour

传统的太阳模型假设特定元素在日冕中的分布无论在空间还是时间上都保持恒定。这种简化使得计算结果易于处理，但当科学家们试图将他们的模型与实际观测结果相匹配时，就产生了显著的误差问题。先前的理论认为，日冕雨的形成需要几小时乃至于几天的加热，然而太阳耀斑的整个过程仅几分钟。显然，基本理论遗漏了某些关键因素。

卢克·贝纳维茨（Luke Benavitz）和杰弗里·里普（Jeffrey Reep）通过研究弥补了上述缺失。他们的研究表明，构建元素丰度随时间变化的模型，最终结果就能够与实际的太阳观测结果相匹配。像铁这样的元素并非均匀分布在日冕中，而是随着环境条件的变化不断改变。当将这种变化纳入模型后，预测到的日冕雨的爆发时间就能与实际在太阳耀斑期间观测到的情况相符。

在NASA太阳动力学观测站拍摄的极紫外光图像中，物质在一次太阳耀斑期间从太阳边缘升起

Credit：NASA/SDO

科学家们利用冷却过程来帮助理解日冕中的加热机制，因为他们无法直接观测能量是如何累积到该区域的。如果模型一直以来都错误地处理了元素的丰度问题，那么对冷却时间的估算很可能也是错误的。这一认识表明，关于日冕加热的基本假设可能需要被重新审视。

认识到元素分布情况是动态变化的，这为研究太阳外层的活动以及能量如何在其大气中传播开辟了全新的方向。这些见解最终可能有助于人类对太阳风暴（即可能干扰卫星、电网和通信系统的空间天气）进行预测。

这项始于对一种奇特太阳现象探究的研究揭示出，我们关于太阳活动的模型需要被进一步完善。有时，最重要的科学突破并非来自于全新的现象，而是源于认识到我们之前所持的固有假设是错误的。

『天文湿刻』 牧夫出品

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