太陽大氣振蕩磁重聯物理機制被揭示

記者3日從中國科學院云南天文臺獲悉，該臺太陽爆發現象和日冕物質拋射（CME）研究團組首次通過輻射磁流體力學模擬研究，揭示了太陽大氣中振蕩磁重聯現象的物理機制，為解釋太陽耀斑等活動的周期性變化提供了全新理論模型，對理解太陽活動規律、助力空間天氣預報具有重要意義。相關成果發表于《天體物理雜志》。

磁重聯是宇宙中普遍存在的能量釋放過程，如同磁力線“斷裂—重連”的劇烈“舞蹈”，可瞬間釋放巨大能量，引發太陽耀斑、日冕物質拋射等劇烈活動。而振蕩磁重聯則是一種特殊模式：磁力線交匯形成的能量聚集區域的電流片，會周期性反轉方向，其周期從幾十分鐘到數小時不等。此前，觀測僅能記錄這一現象，卻無法解釋其成因。

該團隊博士研究生王逸夫、研究員倪蕾等人合力，通過2.5維輻射磁流體力學模擬，還原了太陽內部的磁通量繩從對流區浮升至大氣并與背景磁場發生重聯的過程。模擬顯示，當電流片進入日冕后，其方向呈現準周期性反轉。40個周期中，反轉周期集中在約8—15分鐘，最長達30分鐘，與觀測結果高度吻合，從而破解了太陽“磁場舞蹈”之謎。

研究團隊發現，太陽對流區的對流和湍流運動是驅動這一“舞蹈”的關鍵。等離子體與磁場從對流區浮升時，會改變電流片周圍的氣壓梯度與洛倫茲力，如同無形的手擠壓電流片，使其縮短并在垂直方向形成新電流片，進而引發方向反轉。此外，磁重聯速率的100—400秒周期性起伏與太陽聲波振蕩周期一致，暗示太陽內部運動與大氣活動存在深層關聯。

此項研究首次將對流區動力學與日冕磁重聯耦合，提出了振蕩磁重聯的新機制，解決了以往模擬周期與觀測不符的難題，為理解太陽活動的周期性脈動提供了理論依據，有助于更精準地預測太陽風暴對地球的影響。