描述日冕質量拋射的理論模型首次得以驗證

　　美國海軍實驗室科學家8日表示，借助雙衛星組成的日地關系觀測系統（STEREO），他們首次能夠利用理論模型正確地解釋太陽表面受磁力驅動而噴發的等離子體云團的運動。相關研究將在第52屆美國物理學會等離子體物理專業年會上公布。

　　太陽偶發性向外噴射萬億噸氫氣的情形被稱為日冕質量拋射。人們通過科學儀器觀測到的日冕質量拋射如同從太陽表面產生的向外噴射的云團，該云團由磁化的高溫氫等離子體組成，體積龐大。在磁力的作用下，太陽噴射出的等離子體的速度在不到一分鐘內被加速至每秒數百公里至2000公里。日冕質量拋射與太陽耀斑（日暈）密切相關，當拋射的等離子體到達地球時，可引起極光，還會在地球的等離子體大氣層中感應生成強電流，導致通信和全球定位系統中斷，甚至電力供應網癱瘓。

　　人類于1859年首次觀察到太陽耀斑后，日冕質量拋射便吸引了全球眾多科學家的注意。為更好地認識太陽和地球系統的相互關系，美國國家航空航天局實施了太陽地球探索項目（STP）的第三項行動，于2006年10月發射了由兩顆衛星組成的日地關系觀測系統（STEREO），它能不間斷地觀察氫等離子體從太陽到地球的整個過程中的結構變化。

　　解釋太陽噴射的等離子體云團運動的理論所基于的概念是太陽表面噴發的等離子體云為一個巨大的“磁通量繩”（magnetic flux rope），此條由“扭曲”磁力線構成的“磁通量繩”形狀如同一個不完整的圓環。1989年，美國海軍研究實驗室詹姆斯·陳博士率先提出該理論時，引起了科學界的爭議。此次，陳博士和喬治梅森大學的博士生瓦爾伯納·昆克爾將理論模型應用于STEREO新獲取的有關太陽日冕質量拋射數據，結果顯示該理論與人們在太陽到地球整個觀察區域中所測量的噴射云團軌跡的情況完全吻合。

　　據悉，科學家分析的是2007年12月24日發生一次的太陽日冕質量拋射。當時，STEREO中的衛星A從噴射初期就開始跟蹤此次日冕質量拋射前沿的運動軌跡，衛星B則跟蹤測量磁場和等離子體的參數。觀測過程持續了5天。經過將理論模型與實際測量的數據進行對比，陳博士和昆克爾發現兩者之間關于拋射前沿的差異小于1%，而磁場和等離子體的特征完全相符。

　　有趣的是，作用在太陽“磁通量繩”上的基本力與實驗室中等離子體結構（如用于受控核聚變的托卡馬克環裝置）的作用力相同。陳博士提出的理論所闡述的機理還可以應用于其他恒星上發生的質量拋射現象。