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日食为解决太阳磁场之谜提供了难得的机会

Nature2026年8月11日 00:00

2024年达拉斯的总日食期间,太阳冠层的日珥突现。照片来源:NASA/Keegan Barber 2026年8月12日,当月亮遮挡格林兰、冰岛和西班牙的太阳时,研究人员将有大约两分钟的时间来研究太阳的外层——太阳冠。这一层只有在完全日食时肉眼可见。尽管经过几个世纪的观察,物理学家仍然不明白为什么太阳冠的温度比其下方的太阳表面热数百倍。为了解答这个问题,几个研究小组将前往西班牙和冰岛,希望收集到太空仪器无法获取的数据。这将是连续两年内的两个总日食中的第一个(2027年的日食将于8月2日发生)——科学家们急于抓住这个难得的机会。他们希望理解太阳冠能帮助他们更好地预测太空天气,这可能会影响地球上的卫星和电网。“我们想解决这个古老的问题:太阳的[磁场]能量来自哪里,它是如何传输的,以使太阳冠的温度比下面的表面高出一千倍?”科罗拉多州博尔德的西南研究所的天体物理学家、其中一次考察的领队阿米尔·卡斯皮(Amir Caspi)说。 2026年8月12日的总日食。来源:欧洲航天局 一个稀有的窗口 太阳冠是太阳的外层大气,由极热的等离子体组成——自由电子与带电原子的混合物,温度可达1,000,000 °C。与太阳的其他部分相比,来自太阳冠的光很微弱,使其在正常条件下不可见。但在完全日食期间,月球遮挡太阳的表面,暴露出太阳冠。“日食基本上让我们在夜晚看到了太阳,”卡斯皮解释道。虽然在太空和地面都有人工阻挡太阳光的方法,但总日食提供了录制最清晰图像的机会,因为它减少了与光散射和衍射相关的问题。“没有其他情况可以让你如此接近太阳并远离它,从而实现这种连续的观测,”即将在欧洲研究日食的夏威夷大学天文学家沙迪亚·哈巴尔(Shadia Habbal)说。从太空近距离观察太阳——近距离图像重新定义太阳科学 对哈巴尔来说,这将是她自1995年以来第20次观察总日食的考察。她的团队将在冰岛设置两个观测点,在西班牙设置三个观测点,以最大化获取信息的机会,即便云层阻碍了一些观测。研究人员将使用光谱仪和配备特殊滤光片的高分辨率相机,捕捉从太阳冠特定波长发出的光。这些测量可以让科学家推断出化学元素的存在及其电离状态。哈巴尔的团队特别对分析电离状态的铁感兴趣,这可以提供有关太阳冠温度和结构的信息。研究人员希望这些观察结果有助于更准确地预测地磁风暴和其他形式的空间天气,这些天气现象会干扰卫星的运行并引发电流,导致停电。例如,在1989年,一场地磁风暴导致电网崩溃,让加拿大六百万人陷入黑暗。目前,科学家们可以提前几天预测太阳冠在发生日冕物质喷发后释放的等离子体是否朝地球移动,但他们只能在等离子体经过一个监测卫星、该卫星测量其磁场时确定它是否构成风险——即在它撞击前的几十分钟里。理解发生在太阳冠中的过程可以帮助研究人员更早地评估等离子体的磁性能,并改善预测系统。

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