太阳耀斑和黑子的成因是什么?

时间:2020-12-12 09:04:45   作者:
太阳非常热,以至于气体(主要是氢气)被电离,所以太阳是由电子离子等离子体构成的。尽管等离子体在任何尺度上都是电荷中性的(一个体积中正电荷和负电荷的数量相等),但等离子体仍然受到电磁力的作用,因为它的组成部分是带电粒子。磁场对等离子体施加压力,磁场也与等离子体相连,因为等离子体本质上是完美的导体。在太阳表面的深处,等离子体的流动拖曳着磁场,使磁场集中并聚集成绳或管。这些结构中的磁压将一些等离子体推出管子(就像挤压一根充满水的吸管),这样管子的压力就和周围的等离子体一样。但是由于试管中等离子体较少,所以它更轻,可以浮到表面。在试管穿过表面的地方,当地的等离子体密度较低,因此该区域不那么明亮,形成了一个太阳黑子(只有与明亮的环境相比,它们才会变暗)。因此,太阳黑子的磁场也比周围环境大。

由于太阳总是在沸腾和翻腾,表面磁场(包括太阳黑子)会被大量的拉扯和扭曲。这种扭转作用于场,所以能量储存在扭转中,就像能量储存在橡皮筋中,当你通过扭转对橡皮筋做功时。这种扭曲会在磁场(或橡皮筋)中产生更高的能量状态。当场(或橡皮筋)改变构型到低能量的放松状态时,两种构型(储存在扭转中)之间的能量差就会释放出来。这就是太阳耀斑发生时的情况。这一过程被称为磁重连,它使磁力线实质上被切断并以较低的能量、较不扭曲的状态重新连接。这一过程非常迅速,释放的能量会加热周围的等离子体。等离子体变得非常热,发出明亮的x射线。太阳耀斑的大小是由它们在特定波长内发射的峰值x射线通量所决定的。太阳黑子通常是太阳耀斑的来源,因为太阳黑子的磁场比其他地方大,所以在扭曲的磁场中储存的能量可能会大得多。
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