两太空探测器分别检测到日冕爆发 惊人巧合记录太阳风暴变化

撰文: 台北天文馆
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我们可以用近地卫星和太空探测器对太阳风暴进行很好的测量,但是,对于日冕爆发通过地球之后,在星际空间中发生什么事情我们所知甚少,因为在地球之外我们能运用的研究工具极其有限,两个太空探测器在相对太阳很远的距离,竟能检测到同一日冕爆发,其机率实在非常低。
但是在1998年非常偶然的情况下,不只近地卫星侦测到,数天后“尤利西斯号”太阳探测器也在相距很远、不同的地点侦测到同一个日冕爆发,这提供了难得的机会去研究日冕爆发过程中的变化。

当时两架设计用于研究太阳风的太空探测器,NASA的“风”太空探测器于3月4日位于L1拉格朗日点,大约为1个天文单位的距离,首次测量到日冕爆发。18天后,同一个日冕爆发抵达位在5.4天文单位、大致相当于木星平均轨道距离的“尤利西斯号”太阳探测器。

天文学家根据两次遭遇所收集的数据,首次得以研究日冕爆发随着其深入太阳系而发生的变化。特别是,嵌入式磁云的磁流体动力的改变。

“风”太空探测器(左)和尤利西斯(右)的数据比较。(Telloni et al., ApJL, 2020)

他们发现,研究在两个太空探测器之间,4.4天文单位的距离中,磁云的螺旋结构明显地崩解。科学家认为,这可能是由于尾随在后的第二道磁云,速度快于在第一道磁云,在抵达尤利西斯时,追上并压缩了它,两者相互作用的结果。

这可以解释为什么磁云的螺旋结构在到达5.4天文单位时变得更加扭曲,而不是像预期地那样变小,两个磁云之间的磁性相互作用可能会使外层退化,因而留下更扭曲的核心。从这项分析中可以清楚地看出,两个磁云相互作用非常大,第一道磁云的磁性结构强烈变形,它的大规模旋转远远超出了第二道磁云的尾部,这代表了背景磁场旋转的一种形式。

随著NASA的帕克太阳探测器,ESA和JAXA的贝皮可伦坡号以及ESA的太阳轨道器都以不同的距离绕太阳公转,以后再发生类似巧合的机会应该会更多,太阳物理学的黄金时代即将来临了。

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