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物理学家发表了对太阳电场的首个确定测量

科学 | 感谢投递 2021-07-14 108

物理学家们计算了太阳电场内的电子分布,帕克太阳探测器在距离太阳0.1个天文单位(AU)即仅900万英里的范围内喷射做出了这一计算。这是任何航天器迄今为止接近太阳的距离中最近的一次,这也使得这项壮举成为可能。通过电子的分布,物理学家能比以前更清楚地分辨出太阳电场的大小、宽度和范围。

“我想说的关键点是,你不能在离太阳很远的地方进行测量,”爱荷华州物理与天文学系副教授、该研究的通讯作者Jasper Halekas说道,“这就像通过看一英里下游的河流来理解瀑布一样。我们在0.1天文单位测量,但实际上我们在瀑布里。太阳风在那时还在加速。这真的是一个很棒的环境。”

太阳的电场产生于质子和电子的相互作用,氢原子在太阳深处聚变产生的强烈热量中被剥离开来。在这种环境下,质量比质子小1800倍的电子被吹向外部,受到重力的约束比它们的同类质子更小。但带正电荷的质子会发挥一些控制作用,并通过我们熟悉的带相反电荷的粒子的吸引力来控制一些电子。

“电子试图逃跑,但质子试图把它们拉回来。这就是电场。如果没有电场,所有的电子都会跑掉、消失不见。但电场使它们成为一种均匀流。”Halekas指出。他是帕克太阳探测器上太阳风电子、阿尔法和质子仪器的联合研究员。

现在,把太阳的电场想象成一个巨大的碗,而电子就像大理石一样以不同的速度在两侧滚动。一些电子或在这个比喻中的弹,足够敏捷地穿过碗的边缘,而另一些没有足够的加速并最终滚回碗的底部。

通过这些测量,物理学家可以了解更多关于太阳风的信息,太阳风是太阳以每小时百万英里的速度喷射出的等离子体,它冲刷着地球和太阳系中的其他行星。他们发现,太阳的电场对太阳风有一定的影响,但比预想的要小。

Halekas说道:“我们现在可以计算出有多少加速度是由太阳电场提供的。看起来这只占总数的一小部分。这并不是太阳风产生动力的主要原因。这就指向了其他可能给太阳风带来大部分动力的机制。”


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