冕洞透镜事件

今年，一则新闻《我国科研人员首次观测到电磁波动态传播》出现在各大科技媒体上，其核心内容是：“太阳日冕的特殊结构以及行星等大型天体可作为电磁信号放大器，或可实现星际间通讯或者能量传输。相关研究成果发表在《自然·通讯》上。”

猛一看，大家会惊呼：《三体》诚不我欺！弹拨太阳发送广播莫非马上要变成现实了？

实际上，这是对论文的错误理解，也让很多天文学工作者无奈苦笑。找来《自然·通讯》上的原始论文就会发现，论文说的内容其实是：“特定形状的太阳冕洞能够使磁流动力波聚焦，类似的效应应可在具有磁场的行星、其他恒星或星系找到。该透镜过程可用于冕震学的研究。”

这里的要点有四个：

被影响的是磁流体动力波（简称磁流波），不是电磁波。磁流波以等离子体作为介质，和不需要介质的电磁波不是一回事。在这项研究里，磁流波没有离开日冕。

是聚焦，不是放大。这项研究里，磁流波从太阳耀斑开始扩散，途径一个冕洞后，部分磁流波发生聚焦，焦点处的波幅比扩散期的大，但远小于耀斑源头的波幅。

只有特定形状与密度的冕洞可以观察到这种透镜效应。在这项研究里，聚焦发生在冕洞的一个月牙形湾区。

该现象的潜在应用是对冕震学的研究，也就是对日冕内发生的震动的研究，而非用于星际通讯或者能量传输，因为磁流波未能离开日冕，并且没有放大原始信号。

要点总结完毕，接下来，我们详细梳理一下：

这项研究早在2022年就已提交，使用的是2011年的观测数据（感叹：要在科学前沿做出新发现，真的太难太难了）。具体的观测事件是这样的：

2011年2月24日，日地关系观测台B星（STEREO-B）观测到太阳表面一处耀斑爆发。这颗卫星当时运行在尾随地球约95°的环日轨道上，所以它看到的是当时太阳的背面。从地球方向看过去，则能够看到这个耀斑激荡出的磁流波（等离子体受磁场影响表现出的波），就像地震引发的海啸波浪一样，从太阳边缘出现，缓缓绕到正面来。对磁流波的后续观测，由运行在地球身边的太阳动力学观测台（SDO）所完成。

日地关系观测台B星观测到的太阳耀斑（红圈）和冕洞（白圈）

从太阳动力学观测台的数据得到的磁流波聚焦现象

磁流波以耀斑为中心向外扩散的途中，经过了一个形状不规则的冕洞（日冕上的较冷、较稀薄的磁场开放区域）。通过分析SDO的观测数据，中国研究人员发现，在这个冕洞的一个月牙形开口的湾区，磁流波的“波浪”前沿（波前）发生了过去从未观测过的现象：原本外凸的波前呈现出内凹，最后聚焦在一个点上，就像光/电磁波通过透镜聚焦一样。

——顺便说说，原始论文中常常以光/电磁波通过透镜打比方，或许是报道解读出现偏差的原因。

研究人员认为，冕洞里的磁场由单一极性主导，并且物质比冕洞周围更稀薄，这里的阿尔文速度（衡量磁流波的一个速度）较高，当磁流波离开冕洞后，就朝向阿尔文速度较低的区域偏折。通过数学模拟，研究人员重现了磁流波聚焦的现象。

对磁流波聚焦现象的数学模拟

总而言之，这项研究的内容是日冕内物质的运动现象，并未讨论它对电磁波（包括光）的影响，研究并未涉及通讯或能量传输的话题。

参考资料：

我国科研人员首次观测到电磁波动态传播—新闻—科学网 (sciencenet.cn)

Resolved magnetohydrodynamic wave lensing in the solar corona | Nature Communications

作者：曲炯 科普作者

审核：刘茜 北京天文馆研究员