紫台专家用“子弹速度”抓拍 破译太阳风暴

　　【龙虎网讯】紫金山天文台赣榆太阳站，去年底在参加国际联测活动时，获取了国内首个完整的高时空分辨能力的太阳耀斑资料，经过紫台天文专家近一年多的比对分析，终于初步发现了该太阳耀斑背后，磁场能量释放的奥秘。他们发现，该太阳耀斑前的磁场扭曲就像扭紧的弹簧，在拧到顶端后，磁力线在神秘力量的支配下，会重新连接松垮下来，并在此时迅即完成能量的快速释放，而这个释放过程，正是太阳耀斑的能量来源。

　　一次释放相当于百万次火山喷发

　　参与并负责整个研究的紫台季海生研究员告诉记者：太阳耀斑是太阳大气中最剧烈的太阳活动之一。一般认为发生在日冕层中，在日冕层中所产生的高能电子和质子轰击到太阳色球，引起色球局部迅速增亮，所以在以前也叫“色球爆发”。

　　耀斑的主要观测特征是，日面上（在黑子群上空）突然出现迅速发展的亮斑闪耀，其寿命仅在几分钟到几十分钟之间，亮度上升迅速，下降较慢。特别是在太阳活动峰年，耀斑出现频繁且强度变强。别看它只是一个亮点，一旦出现，简直是一次惊天动地的大爆发。一次耀斑所释放的能量相当于10万至100万次强火山爆发的总能量，或相当于上百亿枚百吨级氢弹的爆炸；而一次较大的耀斑爆发，在一二十分钟内可释放巨大能量，除了日面局部突然增亮的现象外，耀斑更主要表现在从射电波段直到X射线的辐射通量的突然增强；耀斑所发射的辐射种类繁多，除可见光外，有紫外线、X射线和伽玛射线，有红外线和射电辐射，还有冲击波和高能粒子流。

　　另外，耀斑经常伴随有大量的日冕物质抛射，传播到行星际空间。如果日冕物质抛射对准地球传播过来，就会对地球附近的空间环境造成大的扰动，形成所谓的“灾害性”空间天气，非常不利于人类的空间探索活动。

　　高性能望远镜捕捉到细节

　　太阳耀斑巨大能量来源于何处？天文专家普遍认为，耀斑的能量只能来自贮藏在磁场中的非势磁能的快速释放，但是太阳磁场中的能量如何快速转化为耀斑能量，在天文学的理论和观测上，却一直是一个巨大的难题。

　　从观测上来讲，这是因为望远镜的分辨率不够。比如时间分辨率，因为太阳耀斑每分每秒地进行，而每一秒都可能蕴藏着未知的现象，但是以前的太阳望远镜，通常一分钟才获取一张太阳耀斑的照片，这样的资料只能抓住耀斑爆发的片断，错过了当中的很多重要细节。

　　为了能获取太阳上稍纵即逝的珍贵现象，紫金山天文台赣榆太阳站将精细结构望远镜配备以高性能的高速CCD，季海生说，它的最大好处就是，每秒能捕获20到30幅耀斑图片。这样的时空分辨率，等于抓住高速子弹穿越障碍时每一个时间和空间坐标上的具体细节。

　　抓拍到国际罕见的耀斑资料

　　利用改造后的望远镜，该站的张延安、宋慕陶等在2004年11月1日获得首个完整的高时空分辨能力的耀斑资料，共获取2万多幅照片。

　　经过紫台专家季海生、黄光力、李友平等人一年多的处理和分析、比对并写成学术论文。近日，该成果已被ApJLetter（美国天体物理快报）正式接受。据专家说，这样的观测资料不仅是国内首次发表，在国际上也堪称罕见。

　　通过仔细比对，专家们发现了太阳表面富有戏剧性的变化特征：耀斑附近，连接磁力线的两个耀斑亮核，在整个耀斑过程中，不停地变化，互相靠近又互相分开，在整个过程中，磁力线的形态就像是拧成的麻花，伴随着耀斑过程，突然发生了松弛，他们还发现，耀斑的能量释放极大时，磁力线的松弛过程会很快。他们发现的现象得到了国际同行微波和硬X射线观测资料的佐证。

　　季海生说，这个发现有助于更好地理解太阳耀斑现象，从而为空间天气预报做准备，以有效避免太阳剧烈活动对于通讯卫星、载人航天造成的不良影响。