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太阳表面的微型漩涡
在离我们1.5亿公里的太阳光球层上,每一秒都在上演着尺度仅几十公里的剧烈撕扯。最近,借助世界最强大的太阳望远镜,科学家第一次清晰地拍到了这些微观风暴。
丹尼尔·井上太阳望远镜(DKIST)是美国国家科学基金会斥巨资建造的世界上首台4米级光学红外太阳望远镜,分辨率高到能从地球上分辨出太阳表面约19公里的结构,相当于在180公里外分辨出一枚硬币。
丹尼尔·井上太阳望远镜(图片来源:NSO/AURA/NSF)
这台望远镜对准了太阳上的一个活跃区NOAA 14060,也就是靠近黑子的强磁场地带,在416纳米蓝光波段连续观测了3分钟。
结果令研究团队震惊:在以往看似平滑的磁场“米粒组织”边缘,竟然密密麻麻地分布着无数小型漩涡,相邻漩涡的特征间距通常在65公里左右,KHI波长则从25公里到170公里不等。这些涡旋结构并非静止,而是以每秒0.67到3公里的速度沿磁场边界“奔跑”。
团队进一步分析发现,涡旋其实是等离子体在磁场边界处被剪切流“卷”出来的产物——正是物理学上著名的开尔文-亥姆霍兹不稳定性(KHI)。
结合数值模拟和理论分析,团队将这些涡旋识别为磁化的开尔文–亥姆霍兹不稳定性。模拟显示,米粒组织中的等离子体流在磁场边界形成强烈的水平速度剪切,从而为KHI提供了条件。
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