科學家成功預測X級的太陽耀斑
科學家利用美國太空總署太陽動力學天文台(Solar Dynamics Observatory,簡稱 SDO)的觀測資料,開發了一套新預測模式,成功的預測了上一個太陽週期中,九個X級太陽耀斑中的其中七個,未來期望該模式發展得更成熟,並可預報每天太陽輻射爆發的事件。
太陽週期平均長度約為十一年,其中X級耀斑比起一般閃焰來說,數量相對稀少,但是它們對人類的生活,卻可能造成巨大影響,如中斷無線電通信和電力系統,甚至影響在太空中執行任務的太空人。如果科學家可以針對太陽耀斑進行預測,就如每日天氣預報一般,將可以讓人們爭取時間,進行防範工作的準備,降低災害。
日本名古屋大學宇宙地球環境研究所所長草野完也帶領的研究團隊,發展了一套新預測模式,透過分析太陽表面活躍區域的關鍵特徵,即成功的預報了X級耀斑。
研究團隊認為關鍵特徵包含被高度扭曲的磁力線的出現,這是觸發巨大耀斑的徵兆,當磁力線在足夠扭曲的情狀下,透過磁重聯(magnetic reconnection)機制,讓兩個相鄰的拱形磁力線合併成一個大的雙峰拱形,形成如英文字母「M」的不穩定的磁場結構,此時可以觸發大量的能量釋放。
科學家認為磁重聯發生的位置也是關鍵特徵之一,就像雪崩一樣,當裂紋發生在陡峭的斜坡時,將發生巨大的雪崩。所以當磁重聯發生在邊界附近時,就會因級聯效應,而產生巨大耀斑。另外,其遠離邊界時,可利用的能量更少,剛萌芽的耀斑甚至可能消失,但太陽仍然可以迅速釋放物質雲,稱為日冕物質拋射(coronal mass ejection)。
研究團隊建立的新預測模式,利用太陽動力學天文台的觀測資料界定了活躍區域的磁場邊界,並計算其中熱點的不穩定性,成功的預測了上一個太陽週期中,九個X級耀斑中的其中七個。而其他兩次失敗的原因,可能是因為該事件爆發的活躍區範圍更大,且沒有隨著耀斑產生日冕物質拋射現象所造成。
研究團隊期望進行大量驗證及修正,未來本欲測模式可以應用於生活及太空探索中。
【圖:美國太空總署;文:節錄自台北市立天文科學教育館網頁】研究全文刊登在2020年7月31日出版的《科學》期刊