[圖文]美科學家發現太陽風暴外形像法式羊角麵包
羊角麵包形日冕物質拋射設想圖
羊角麵包形日冕物質拋射的電腦模型。科學家一旦觀測到日冕物質拋射,會快速對這類模型的數據進行更新,使預報人員可以對日冕物質拋射的運行速度和軌跡做出更準確預測
據美國宇航局網站4月16日報道,研究兩顆「日地關聯天文台」(STEREO)衛星數據的科學家發現,稱為日冕物質拋射(CME)的太陽風暴外形就像法式麵點。而新的「羊角麵包模型」的優雅和簡練有望顯著提高科學家對劇烈太空氣象的預測準確性。
美國海軍研究實驗室的安傑洛斯·沃爾利達斯(Angelos Vourlidas)表示:「我們相信,現在對日冕物質拋射衝擊地球時間預測的不確定性可以限制在三小時內。這是過去模型的準確率的四倍。」沃爾利達斯幫助開發了新「羊角麵包模型」。日冕物質拋射是十億噸的高溫磁化氣雲,最高能以每小時百萬英里的速度遠離太陽。
有時,磁化氣雲會一路奔向地球,一旦與地面撞擊,將會引發地磁暴、衛星運行中斷、極光和大面積斷電。準確預測日冕物質拋射的運行速度和估計是太空氣象預測的關鍵。美國宇航局STEREO項目科學家裡卡·古哈薩庫塔(Lika Guhathakurta)表示:「這是一次重大突破。從遠處看,日冕物質拋射似乎更加複雜和多樣。我們過去的發現一直認為,日冕物質拋射根本不是如此的多樣。」
「迄今,在我們利用STEREO衛星對40多次日冕物質拋射的研究中,幾乎每次它們都具有共同的外形——類似於羊角麵包。」美宇航局和歐洲航天局已經觀測到數千次日冕物質拋射,但在此之前,它們的共同外形一直是個謎。這是因為過去的觀測只能聚焦於某一個視角。STEREO衛星具有數量上的優勢,由兩個孿生探測器組成,飛行在太陽的兩側,可以從相反兩個方向拍攝日冕物質拋射。
相比於其他衛星,STEREO攜帶的高敏感度廣角攝像機可以在更大範圍的太空領域追蹤日冕物質拋射,從太陽風暴遠離太陽一路到地球軌道的全程盡收眼底。古哈薩庫塔說:「STEREO完成了以前所有任務所不能完成的事情。」沃爾利達斯說,他對日冕物質拋射外形與法式麵點相似並不感到吃驚。他說:「我始終就懷疑這一點。羊角麵包形狀是反覆無常的太陽磁場的自然結果,絕大多數理論模型已經預測到了。」
沃爾利達斯作出了以下的類比:找一根繩子,一隻手各持一端,開始以兩個相反的方向纏繞繩子。不停地纏繞,直到繩子中間變得一團糟,讓人分不出頭緒。沃爾利達斯說:「這便是日冕物質拋射一開始的樣子——如具有太陽磁的纏繞在一起的繩子。當纏繞產生的能量達到一定界限就會發生爆炸,驅使日冕物質拋射遠離太陽。此時,日冕物質拋射看上去就像是羊角麵包,因為纏繞的繩子中間粗,兩頭細。」
但是,僅僅是外形還難以完全揭示日冕物質拋射之謎。另外,還必須考慮到構成日冕物質拋射的物質。它裡面包含多少等離子體?內部磁場的運行方位和力量?日冕物質拋射撞擊地球時,造成多大的破壞將取決於這些答案——羊角麵包模型尚未揭開這一系列謎團。古哈薩庫塔說:「我們還有更多工作要做。我們必須深入瞭解日冕物質拋射,不僅僅是探測它的外形,還要搞清楚它裡面包含的東西。我們距離目標還有一半的路程呢。」
最終,其他探測器也將擔負起探尋日冕物質拋射內部之謎的重任,比如太陽動力學觀測站(The Solar Dynamics Observatory)和太陽探測器+(Solar Probe+),前者定於2009年8月發射,後者尚在設計中,計畫無限靠近太陽,真正進入日冕物質拋射內部進行探究。儘管如此,STEREO衛星的使命尚未完成,兩個孿生探測器仍在向太陽相反兩側進發,將對這顆恆星展開全天候、全方位觀測。行進途中,它們一定還會遭遇日冕物質拋射,有機會從「原產地」提取「羊角麵包」樣本。