歐洲航天局科研團隊近日宣布,通過“太陽軌道器”衛星的觀測數據,成功解析了太陽耀斑爆發的關鍵觸發機制。這項發表于《天文和天體物理學》期刊的研究表明,太陽表面劇烈的能量釋放源于磁場中微小擾動的累積效應,最終引發類似雪崩的磁能崩潰過程。
作為太陽系最劇烈的能量釋放現象,耀斑爆發時可在數分鐘內將局部區域加熱至數千萬攝氏度,同時將帶電粒子加速至接近光速。盡管科學界早已確認這些能量儲存在扭曲的磁場結構中,但具體如何從穩定狀態轉化為劇烈爆發始終未明。此次研究通過多維度觀測數據,首次完整呈現了耀斑從醞釀到爆發的動態鏈條。
2024年9月30日發生的大型耀斑事件成為關鍵研究對象。“太陽軌道器”搭載的極紫外成像儀以每兩秒一幀的速率,記錄下日冕區域在爆發前數十分鐘的精細變化。結合其他儀器對不同大氣層溫度梯度的監測,科研人員發現耀斑高峰期前40分鐘,目標區域已出現微弱的磁力線重組跡象。這些初始擾動能量極低,但發生頻率高達每秒數次,形成持續的能量注入過程。
研究團隊特別指出,磁重聯現象在此過程中呈現明顯的級聯效應。初始階段,磁場線僅在局部發生斷裂重組,釋放能量有限;隨著擾動范圍擴大,新形成的電流片結構不斷疊加,導致能量釋放強度呈指數級增長。當系統達到臨界閾值時,積累的磁能突然崩潰,形成所謂的“磁雪崩”,最終引發耀斑全面爆發。
這一發現對空間天氣預報具有重要價值。強烈耀斑釋放的高能粒子流可在1-3天內抵達地球,引發極光增強、無線電通信中斷等效應。更嚴重的日冕物質拋射事件可能造成電網過載、衛星軌道偏移等災害。目前,科研團隊正基于新模型開發預警算法,試圖通過監測磁場微擾動特征提前數小時預測耀斑爆發。
據參與研究的科學家介紹,該成果顛覆了傳統認知中“耀斑由單一大規模磁重聯引發”的假設,證實了微小能量事件的累積效應才是關鍵。這種自組織臨界現象與地球上的雪崩、森林火災等災害演化機制存在相似性,為跨學科研究提供了新視角。





