首次测量到太阳色球磁场，证明太阳龙卷风是由旋转的磁场产生！

来自包括华威大学物理学家在内的一个研究团队，首次直接测量了太阳色球中的磁场，这提供了第一个观测证据，证明我们太阳大气中的巨大龙卷风是由旋转的磁场产生。旋转运动在自然界中很普遍，从河流中的漩涡，飞机湍流，到天气龙卷风和龙卷风。在宇宙中，我们可以在木星大气中的涡旋、太阳等恒星的吸积盘和螺旋星系中发现旋转。

太阳表面的持续运动在太阳色球中产生了巨大龙卷风，太阳色球是根据日全食期间看到的红色大气层。龙卷风的直径有几千公里，和地球上的同名龙卷风一样，太阳上的龙卷风将质量和能量带到了高空大气层中。因此，作为解释日冕异常加热的能量通道，科学家对太阳上的龙卷风进行了深入研究。太阳龙卷风的主要组成部分是磁场，然而，测量太阳色球中的磁场是出了名的困难。

新研究首次对太阳色球中的磁场进行了直接观测，以揭示太阳龙卷风的磁性。其研究发表在《天文学与天体物理》期刊上，来自意大利国家天体物理研究所(INAF)、华威大学和意大利航天局(ASI)的一组合作者，首次实现了太阳龙卷风中旋转磁场的三维层析成像，并测量了它们微弱的偏振信号。这一突破之所以成为可能，要归功于DST太阳望远镜的INAF IBIS仪器（干涉二维光谱仪）进行的出色测量。

华威大学聚变、空间和天体物理中心的Juie Shetye博士表示：太阳这种龙卷风中扭曲磁场的识别是一项突破，到目前为止，直接测量太阳色球中的磁场是难以捉摸的，这项研究正在为太阳研究的新时代打开大门。此外，随着下一代望远镜的开放，太阳研究正在迈向太阳观测的新纪元，例如位于夏威夷的4米丹尼尔·K·井上太阳望远镜(Daniel K.Inouye Solar Telescope)。

该望远镜将使太阳物理学家能够解决这些磁场问题。华威大学Erwin Verwichte博士的精密分析方法，被用来研究这些波的基本性质，这些太阳色球龙卷风是研究波的传播和它们携带到太阳日冕中能量的天然实验室。研究显示，太阳龙卷风中声波的相位模式可以模拟旋转，在测量太阳龙卷风的强度时需要考虑到这一点。自2011年发现以来，数值模拟表明：在太阳色球中观察到的旋转结构是磁性结构的踪迹。

通过它们的旋转，迫使太阳等离子体通过离心力沿着磁力线向上移动。这种等离子体流可以加速流向太阳大气层的上覆层，然而，还没有观测到这些过程的证据。所以确认太阳龙卷风的磁性，是了解太阳龙卷风的重要一步。研究太阳大气中的能量输送和耗散，对于理解太阳外层区域的加热机制和太阳风的加速具有基础性的重要意义。在这些漩涡中旋转的磁场，代表了激发磁波的理想物理条件，磁波被认为是太阳日冕加热和太阳风加速的主要因素之一。

这是第一次由于高分辨率的IBIS光谱偏振数据，实现了这些结构中磁场的三维层析成像。过去几年用IBIS进行的观测，提高了我们对太阳大气的知识，特别是太阳色球的结构和动力学，小尺度和大尺度的磁演变，以及磁区中波的激发和传播，INAF各研究所和大学的研究人员在努力更新这台仪器，以便很快操作它，以提高对太阳活动背后物理过程理解所需的分辨率，以获得对太阳大气的新的观测结果。

博科园｜研究/来自：华威大学

参考期刊《天文学与天体物理学》

DOI: 10.1051/0004-6361/202038360

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