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新智元|木星的“星空”，太阳的耀斑，谁是最美封面？( 二 )


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木星上「浅闪电」和「蘑菇」的演变过程
2011年8月5日 ， 九年前的这一天 ， 由太阳能驱动的木星探索者号发射升空 。 上个月是它到达木星的四周年纪念日 。
自从进入这颗气态巨星的轨道以来 ， 「朱诺号」已经进行了27次飞行 ， 飞行里程超过3亿英里(4.83亿公里) 。 仍是NASA新前沿项目的一部分 。
除了木星的美丽星空 ， 太阳耀斑也很壮观 。 最近 ， 日本科学家利用新的方法预测到了太阳耀斑的爆发 。
太阳耀斑竟是源于「磁重联」
太空天气就像是一个猜谜游戏 ， 尤其像太阳爆发这种无法直接观测的活动 。
太阳爆发的预测通常是基于太阳表面上观测到的活动量 ， 而没有考虑到爆炸的具体过程 。
最近《科学》杂志报道了一项新研究 ， 基于太阳耀斑背后的物理学原理就可以预测太阳耀斑 。 利用历史数据 ， 该方法成功预测了几个强大的耀斑 。
太阳耀斑和相关的带电粒子(或等离子体)爆发所释放的辐射是有害的 。 这种空间天气可以中断无线电通信 ， 破坏卫星 ， 摧毁电网 ， 危及宇航员 。 所以准确的太空天气预报也是很有必要的 。
目前的预测方法依赖于耀斑相关的现象 ， 比如太阳黑子 。
新智元|木星的“星空”，太阳的耀斑，谁是最美封面？
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相比之下 ， 这种新的预测方法是基于太阳磁场循环自我重组的方式和时间 ， 这一过程被称为磁重联 ， 这一过程会爆发出标志着太阳耀斑的能量 。
太阳的表面 ， 磁场会变得非常粗糙不再有规律 。 磁场线会像意大利面条一样互相环绕交叉 。 当这些线路断裂并重新连接时 ， 就会释放出一股能量 ， 从而产生耀斑 。
来自日本名古屋大学的物理学家 Kanya Kusano 和他的同事们提出 ， 最大的耀斑是由于两条弧形的磁力线相互连接 ， 形成了一个 m 形的环 。
这种「双弧不稳定性」导致更多的磁重联 ， m 形的回路膨胀 ， 释放出能量 。
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成功预测大耀斑 ， 不稳定性是关键
研究人员利用NASA太阳动力学天文探测器11年来的数据 ， 确定了太阳上具有高磁场活动的区域 。
他们首先检查每个区域是否具备了引发耀斑的双弧不稳定性 ， 然后预测其能否产生最强耀斑 ， 即 x 级耀斑 。 这项技术准确地预测了9个耀斑中的7个 。
这些成功的预测让研究人员对耀斑发生的物理过程了解更深了 。
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点a和b（白色圆圈）处预计会发生大的耀斑 。 每个圆的半径等于触发耀斑的临界半径 。
「预测是衡量我们对自然的理解程度的一个很好的基准」 。
虽然有不成功的例子 ， 但这些预测同样具有启发性:即使它失败了 ， 至少能说明没有发现的两个耀斑与太阳表面的等离子体喷射没有关系 。
这种不稳定性可能不是解释其他耀斑的好方法 ， 相反它们可能来自太阳表面高处的磁重联 ， 而不是太阳表面附近 。
研究人员预测所依据的机制真的很有趣 ， 也很有洞察力 。
这种方法无法预测耀斑到底何时会发生 ， 也无法确定是在合适的条件首次发生后一小时还是一天发生 ， 而且也无法确定 比X1耀斑更弱的情况 ， 但是让人类对太阳耀斑机制的理解更深刻了 。
参考链接：
https://www.nature.com/nature/volumes/584/issues/7819
https://science.sciencemag.org/content/369/6503/587
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