 t/t0磁流體透鏡化過程的數值模擬 = 0.185基於觀察到的CH幾何形狀。來源：uux.cn自然通訊（2024）。DOI:10.1038/s41467-024-46846-z （神秘的地球uux.cn）據美國物理學家組織網（David Appel）：科學家們首次觀察到來自日冕洞聚焦的太陽耀斑的等離子體波，類似於建築中羅騰達效應的聲波聚焦，或望遠鏡或顯微鏡對光的聚焦。 這一發現發表在《自然通訊》上，可用於診斷等離子體性質，包括太陽耀斑產生的“太陽海嘯”，以及研究來自其他天文係統的等離子體波聚焦。 太陽日冕是太陽大氣層的最外層，由磁等離子體環和太陽耀斑組成。它主要由帶電離子和電子組成，延伸到太空數百萬公裏，溫度超過100萬開爾文，在日全食期間尤為突出，被稱為“火環” 日冕中的磁流體動力學波是受太陽磁場影響的帶電流體中的振蕩。它們在日冕中發揮著重要作用，加熱日冕等離子體，加速太陽風，並產生強大的太陽耀斑，這些耀斑離開日冕進入太空。 以前曾觀察到它們在日冕中經曆典型的波動現象，如折射、透射和反射，但到目前為止，還沒有觀察到它們被聚焦。 美國國家航空航天局自2010年以來一直在觀測太陽的衛星太陽動力學天文台的高分辨率觀測結果，一個由中國多個機構和比利時一個機構的科學家組成的研究小組分析了2011年太陽耀斑的數據。 耀斑激發了沿太陽表麵移動的大強度、幾乎是周期性的擾動。作為一種磁流體動力學波，數據顯示了一係列以耀斑中心為中心的弧形波前。 這個波列向太陽盤的中心傳播，並以每秒約350公裏的速度穿過一個位於相對於太陽赤道的低緯度的日冕空洞——一個相對較冷的等離子體區域。 日冕空洞是太陽日冕中較冷、密度較低的等離子體的臨時區域；在這裏，太陽的磁場延伸到日冕之外的空間。通常，延伸的磁場會循環回到日冕，到達相反磁極性的區域，但有時磁場會讓太陽風以比波浪表麵速度更快的速度逃逸到太空。 在這次觀測中，當波前穿過日冕洞的遠邊緣時，原始的弧形波前變成了反弧形，曲率翻轉了180度，從向外彎曲變成了向外鞍形。然後，它們會聚到一個聚焦在冠狀孔遠端的點，類似於穿過會聚透鏡的光波，冠狀孔的形狀充當磁流體動力學透鏡。 利用波浪、日冕和日冕空洞的特性進行的數值模擬證實了收斂是預期的結果。 該小組隻能確定波列（一係列移動的波前）穿過日冕空洞後波的強度-振幅變化。 正如預期的那樣，磁流體動力學波的強度（振幅）從空洞到焦點增加了兩到六倍，能量通量密度從預聚焦區域到焦點附近區域增加了幾乎七倍，這表明冠狀空洞也像凸望遠鏡透鏡一樣聚焦能量。 焦點距離冕洞邊緣約30萬公裏，但由於冕洞的形狀不準確，焦點並不完美。因此，這種磁流體動力學透鏡預計會發生在行星、恒星和銀河係的形成中，就像在一些恒星周圍觀察到的光（多種波長）的引力透鏡一樣。 盡管之前已經觀察到太陽磁流體動力學波現象，如日冕中的折射、透射和反射，但這是首次直接觀察到這種波的透鏡效應。透鏡效應被認為是由於日冕溫度、等離子體密度和日冕空洞邊界處的太陽磁場強度以及空洞的特定形狀的急劇變化（梯度）。 考慮到這些，數值模擬通過經典幾何聲學的方法解釋了透鏡效應，用於解釋聲波的行為，類似於光波的幾何光學。 中國廣東哈爾濱工業大學深圳空間風暴數值預測重點實驗室的合著者丁元說：“日冕洞是一種自然結構，用於聚焦磁流體動力學波的能量，類似於科學摩擦書[和電影]《三體問題》，其中太陽被用作信號放大器。”。 |
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