美國宇航局探空火箭，在太陽大氣中，發(fā)現(xiàn)僅次于氫的氦分布結(jié)構(gòu)！

2020-11-12 18:38 作者:博科園 0人讀過 | 我要投稿

氦是宇宙中僅次于氫的第二豐富元素，但科學家們不確定太陽大氣中到底有多少氦，因為太陽那里很難測量。知道太陽大氣中氦的數(shù)量，對于理解太陽風的起源和加速很重要，太陽風是從太陽源源不斷的帶電粒子流。

早在2009年，美國宇航局（NASA）啟動了一項探空火箭探測研究，以測量延伸太陽大氣中的氦，這是人類第一次收集到完整的太陽全球地圖。

現(xiàn)在發(fā)表在《自然·天文學》期刊上的一項項研究成果，正在幫助我們更好地了太空環(huán)境。以前，當太陽風到達地球時，當測量太陽風中氦和氫的比率時，觀測發(fā)現(xiàn)比率比預期的要低得多。科學家們懷疑，丟失的氦可能留在了太陽最外層的大氣層日冕層中，或者可能留在了更深的一層。弄清這種現(xiàn)象是如何發(fā)生的，是理解太陽風是如何加速的關(guān)鍵。

為了測量大氣中氦和氫的含量，美國宇航局日冕和日球?qū)拥暮す舱裆⑸洌℉erschel）探空火箭拍攝了太陽日冕圖像。探空火箭的觀測表明，氦并不均勻地分布在太陽日冕周圍。赤道地區(qū)幾乎沒有氦，而中緯度地區(qū)最多。與歐空局/美國宇航局的太陽和日球?qū)犹煳呐_(SOHO)的圖像相比，科學家們能夠顯示出中緯度的豐度與太陽磁力線向太陽系開放的位置重疊。這表明氦氫比與日冕中的磁場和太陽風速度有很強的關(guān)系。

太陽大氣的氦分布結(jié)構(gòu)

測量氦豐度較低的赤道地區(qū)與地球附近太陽風的測量結(jié)果相符，這表明太陽大氣比科學家想象的更有活力。Herschel探空火箭的觀測增加了一系列研究，試圖了解太陽風慢成分的來源。Herschel遠程研究太陽風加速區(qū)域的元素組成，這可以與對太陽系更內(nèi)部的測量（如帕克太陽探測器）一起進行分析。雖然太陽熱量足以驅(qū)動最輕的元素（電離氫質(zhì)子）以超音速風的形式逃離太陽。

但其他物理原因必須幫助推動重元素(如氦)的加速，因此，了解太陽大氣中的元素豐度，為我們試圖了解太陽風是如何加速的完整故事提供了額外信息。未來，科學家們計劃進行更多的觀測來解釋豐度差異，兩臺新儀器：歐空局/美國宇航局太陽軌道器METIS和EUI，能夠進行類似的太陽全球豐度測量，并將幫助提供有關(guān)日冕中氦比率的新信息。研究對第二大豐度元素氦的太陽豐度了解主要依靠模型和通過日震觀測進行的間接測量。

因為對太陽大氣中氦的實際測量非常稀少，由于氦的高第一電離勢，在光球?qū)訜o法直接測量到它的豐度，而在內(nèi)冕中對其豐度的測量也是零星的。由于氦豐度在空間上的顯著變化，He+日冕的形態(tài)與H日冕明顯不同。觀測結(jié)果表明，氦豐度受大尺度日冕磁場結(jié)構(gòu)的影響和調(diào)制，在太陽平靜時，赤道區(qū)的氦幾乎全部枯竭。這項測量提供了追溯到2009年太陽-地球拉格朗日點L1日球?qū)赢惓＞徛栵L的日冕源，當時太陽活動周期第23周異常持久。