美国宇航局探测器发现太阳隐藏的屏障
太阳大气层或日冕比太阳表面热得多，这一悖论几十年来一直困扰着科学家。 此外，太阳不断流出的等离子体和磁场（称为太阳风）被加速到令人难以置信的速度。 湍流耗散——机械能转化为热量的过程——被认为在这两种现象中都起着至关重要的作用。 然而，在近太阳环境中，等离子体基本上是无碰撞的，精确这种耗散的机制仍然难以捉摸。 这项新研究利用了美国宇航局帕克太阳探测器的数据，该探测器已成为距离太阳最近的航天器，直接飞越太阳大气层。 这种前所未有的接近性使研究人员能够首次直接探索这种极端环境，为解开这些谜团提供了关键数据。 该论文提供了令人信服的证据，证明“螺旋势垒”是活跃的，并深刻地改变了湍流耗散的性质。 这种效应在之前理论上为小尺度的湍流级联能量创造了障碍，从根本上改变了波动的消散方式，从而改变了等离子体的加热方式。 伦敦玛丽女王大学博士生、该研究的主要作者 Jack McIntyre 评论道：“这一结果令人兴奋，因为通过确认'螺旋势垒'的存在，我们可以解释以前太阳风的特性无法解释，包括它的质子通常比电子更热。 通过提高我们对湍流耗散的理解，它也可能对天体物理学中的其他系统产生重要影响。 研究小组还确定了这种屏障发生的具体条件。 他们发现，当磁场强度与等离子体中的压力相比变大时，螺旋势垒就会完全发育，并且当构成湍流的相反传播的等离子体波之间的不平衡更大。 至关重要的是，这些条件在靠近太阳的太阳风中经常得到满足，帕克太阳探测器目前正在探索太阳，这意味着这种效应应该很普遍。 伦敦玛丽女王大学空间等离子体物理学读者、麦金太尔的导师 Christopher Chen 博士补充道：“这篇论文很重要，因为它为螺旋势垒的存在提供了明确的证据，它回答了一些关于日冕加热和太阳风加速的长期问题，例如太阳大气中观察到的温度特征，以及不同太阳风流的变化性。 这使我们能够更好地理解湍流耗散的基本物理学、小尺度物理学与日光层全局特性之间的联系，并更好地预测空间天气。 这一发现的影响超出了我们自己的范围恒星，因为宇宙中许多炽热的、弥散的天体物理等离子体也是无碰撞的。 了解能量如何在这些环境中消散为热量对天体物理学产生广泛的影响。 直接观测太阳风中的螺旋势垒，为研究这些复杂过程提供了一个独特的自然实验室。