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大庇槔djpt8:磁性的太阳 到底有多少谜尚未揭晓?

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   美国太阳物理学家莱顿(Robert Leighton)和恒星物理学家林斯基(Jeffrey Linsky)表示,“如果没有磁场,那么太阳就会像多数天文学家认为的那样索然无趣。”

  太阳磁场的发现

  太阳是人类最早进行观测的天体之一。早在两千多年以前,中国便有关于太阳黑子(太阳表面因强磁场而浮现的“黑点”)的目视记录。1610年前后,伽利略(Galileo Galilei)将其自制的天文望远镜指向了天空,并在西方首次观测到太阳黑子。从17世纪初到20世纪初,人类借助望远镜先后发现了太阳黑子数的11年周期(太阳活动周现象)、黑子在日面上的纬度分布规律(黑子蝴蝶图)、太阳耀斑爆发(太阳活动现象)等现象。不过,人们却一直无法理解这些神秘事件背后的物理机制。

  1908年,美国太阳物理学家、威尔逊山天文台首任台长,当今天文与空间科学领域最重要的学术期刊之一The Astrophysical Journal创刊人海尔(George Ellery Hale,图1),基于刚发现不久的塞曼效应(谱线在磁场中分裂的现象,发现者塞曼获1902年诺贝尔物理学奖),首次观测到太阳磁场,发现太阳表面黑子的磁场高达数千高斯。随后,海尔等人又发现黑子之外的太阳表面也存在磁场,其平均磁场强度比黑子磁场要弱。

  太阳磁场的发现,也开启了现代太阳物理学。从此,人类开始密集地探索太阳上各种现象背后的物理本质。一些探索还极大地推动了物理学基础理论的发展。比如1942年,在研究太阳黑子的过程中,磁流体力学的创立者、被誉为“现代等离子体物理学之父”的瑞典人阿尔芬(Hannes Olof Gosta Alfvén,1970年诺贝尔物理奖得主,图2)在理论上预言了磁流体中最重要的波动——阿尔芬波的存在,并极具前瞻性地提出了阿尔芬波对太阳物理研究可能非常重要的观点。

  通过观测太阳磁场与太阳上诸多现象之间的联系,直至20世纪下半叶,人类终于得出一个重要的结论:太阳大气中的各种结构和活动现象几乎都跟太阳磁场有紧密的联系。正是因为磁场,关于太阳的科学研究才惊喜不断,并一直长盛不衰。正如美国太阳物理学家莱顿(Robert Leighton)和恒星物理学家林斯基(Jeffrey Linsky)所说,“如果没有磁场,那么太阳就会像多数天文学家认为的那样索然无趣。”

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