像飛機拉線？太陽表面那些巨型龍捲風不是卷著吹的，而是水平吹的

地球上會刮龍捲風，但你可能想不到，太陽上也有龍捲風，而且超級大塊頭。

2012 年，在太陽動力學觀測衛星拍攝的影像中，英國威爾士的天文學家發現太陽表面噴射的一個巨型龍捲風。

這個龍捲風規模相當於 5 個地球。龍捲風內的超高溫氣體以時速超過 16 萬公里的速度螺旋運動，最高溫度達到 200 萬攝氏度。

日珥底部噴出的超高溫氣體溫度在 5 萬到 200 萬開氏度之間。這些氣體螺旋上升，形成龍捲風，最後進入高空大氣層。

同樣是在 2012 年，美國國家地理網站報道，挪威奧斯陸大學天體物理學家發現，太陽表面任何時候都存在大約 11,000 個超級磁場龍捲風。

而且每一個超級磁場龍捲風的規模都有美國的面積那樣大。天體物理學家利用太空望遠鏡和地面望遠鏡已經在太陽表面發現了 14 個此類超級龍捲風。

望遠鏡所觀測到的太陽龍捲風

據天體物理學家介紹，每一個超級龍捲風由熾熱的旋渦狀等離子體組成，高約 2,900 千米，每小時旋轉前進速度達 14,500 千米。

早在 2008 年，這個太陽研究團隊就已首次發現了這種太陽超級龍捲風，但直到那時才確認它們的存在。

但是現在一項新的研究推翻了當時科學家們得出的結論，爭議點在於太陽表面龍捲風的移動方式。

太陽龍捲風3D模擬形態

格拉斯哥大學（University of Glasgow）的科學家 Nicolas Labrosse 在本周於利物浦舉行的歐洲天文學和空間科學周（EWASS）上公布了他的研究。

他的研究團隊利用多普勒效應構建了太陽龍捲風的 3D 圖像，並模擬了磁場和氣體壓力差異將等離子體引導到過熱的氣流中的過程。

他們發現，這些「龍捲風」實際上是水平移動的，而不是螺旋運動。它們是沿大致平行於太陽表面約 80,000 公里的磁軌以約 65 公里每秒的速度移動的氣體結。

用一個形象的比喻，太陽龍捲風的移動軌跡很想我們看到的天空中飛機留下的長長的尾氣。此前科學家們以為太陽龍捲風也是卷著走的，其實不然。

研究人員認為這種太陽龍捲風或許可以解釋一個長久以來困擾科學家的謎團，即太陽上層大氣為什麼會比表面熾熱 300 多倍。

熱量問題

太陽上層暗淡的大氣層，也稱為日冕層。在日全食時，從地球上就可以看得到日冕層。

1939 年，太陽研究專家利用日食時機取樣日冕光線，推算其溫度高達 200 萬攝氏度，遠遠高於太陽表面的 5,500 攝氏度。

這事兒就有點奇怪了，我們通常會覺得太陽就是個大火球，難道不該是越往裡越熱嗎，它怎麼還反其道而行之呢？對此，科學家認為是什麼東西「偷」走了熱量並將其帶到了外層。

究竟是什麼事件轉移了熱能呢？除了太陽表面的龍捲風，天文學家還提出了兩種理論。

一種理論認為，太陽表面存在無數的「納米」太陽耀斑，這些太陽耀斑，用現有的儀器理論上是看不到的，它們不斷地向太空發射，從而不斷加熱日冕層。

另一種理論是，被稱為「Alfvén」波的能量波以每小時 1,450 萬千米的速度沿著太陽磁場線前進，從而將能量傳輸至日冕層。

但是後來太陽龍捲風出現了，著實讓科學家們眼前一亮。研究人員開發出專門的計算機模型用於描述太陽龍捲風的結構。

計算機模型的模擬結果與利用瑞典 1-m 太陽望遠鏡和美國宇航局的太陽動態天文台所觀測到的實際結果非常吻合。

根據他們的模型，研究人員認為，當熾熱的太陽表面粒子上升湧入大氣層後再下沉，這一過程就會形成太陽龍捲風。粒子向下的下沉運動會帶動太陽磁場線的旋轉扭動，於是就產生了旋渦。

磁場線的每一個旋渦可延伸數千千米直到太陽日冕層，旋渦又帶動熾熱的太陽表面等離子體一起運動。每一個這樣的太陽超級龍捲風可以持續大約 13 分鐘。

爆發的結局

相比這個巨型龍捲風結構，地球上真正的龍捲風簡直就是小巫見大巫，其從太陽表面向外的延伸距離超過 20 萬公里。當然，太陽的這種結構是由完全不同的機制驅動的。

在地球上，龍捲風通常是由一股暖濕氣流逐漸上升，並在強烈的風切變效應下開始旋轉造成的，這種情況常常發生於雷暴雲系中。

而太陽上的情況則完全不同，這裡的所謂「龍捲風」結構是由太陽表面的磁場形成的。這些強烈磁場的磁力線兩端都根植於太陽表面，中部彎曲向外。

當太陽表面發生劇烈的等離子體拋射，即大量帶電的高溫氣體正好衝擊了這些磁力線的一端時，在磁場的作用下，它們將沿著磁力線的方向運動並隨之發生旋轉。

由於有了這些磁力線的約束，這些等離子體爆發並不會產生向行星際空間發射的粒子拋射事件，但另外一些日珥則不同，它們常常會發生爆發，並造成巨量的高溫帶電粒子云沖入太空。

當這些帶電粒子云，即所謂日冕物質拋射（CMEs）正對地球發生，這些帶電粒子將可以導致地面和和衛星設備損壞或故障，並引發絢麗的極光。

但是科學家也表示，這樣的案例是罕見的，或許也正是因為這種結構是不穩定的，一般都會以發生日冕物質拋射而告終。

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