太陽表面で観測される「雨」とは、水ではなくプラズマが降下する現象を指す。
在太阳表面被观测到的“雨”现象并不是水,而是等离子体降落的现象。
この現象に関して、長年天文学者たちを悩ませてきた「なぜ太陽の雨が極めて速く形成されるのか」という難問が、ついにハワイ大学の研究チームによって解明された。
关于这一现象,“为什么太阳上的雨会非常快速地形成?”这个难题多年来一直困扰着天文学家,但最终被夏威夷大学的研究团队所解开。
太陽の外層であるコロナ領域は数百万度に達する高温環境でありながら、冷却されたプラズマが浮上し、再び太陽表面へと降下する様子は、まさに「プラズマの雨」と呼ぶにふさわしいものである。
太阳周围的日冕,也就是太阳的外层,是一个温度高达数百万度的高温环境。然而,被冷却的等离子体再次浮现并降落到太阳表面的现象,正可谓是名副其实的“等离子体之雨”。
しかし、その形成速度の速さについては、従来の理論では十分に説明できなかった。
但是,以往的理论无法充分解释其如此迅速的形成速度。
今回『The Astrophysical Journal』に発表された研究によれば、従来の太陽モデルがコロナ中の元素組成を一定と仮定していたのに対し、実際にはコロナ内で元素の割合が時間とともに変化していることが判明した。
根据最近发表在《The Astrophysical Journal》杂志上的研究,过去的太阳模型假设日冕的元素组成是恒定的,但实际上,日冕中的元素比例会随着时间发生变化。
そのため、放射冷却の効率が元素の種類によって大きく左右され、これがプラズマの急速な冷却と「雨粒」の形成に直結しているという。
因此,辐射冷却效率受到元素种类的极大影响,这与等离子体的迅速冷却过程以及“雨滴”的形成直接相关。
ハワイ大学の研究グループは、既存のプラズマシミュレーションツール「HYDRAD」を改良し、鉄・ケイ素・マグネシウムなど低電離ポテンシャル(FIP)元素の動態を新たに反映させた。
夏威夷大学的研究团队改进了现有的等离子体模拟工具“HYDRAD”,新增了能够反映铁、硅、镁等低电离势(FIP)元素动态的功能。
その結果、プラズマがコロナの磁力ループを上昇する過程で元素組成が変動し、ループ頂上付近で放射が急増、急速な冷却と凝縮が生じることが明らかとなった。
结果显示,在等离子体上升穿过日冕磁环的过程中,元素组成发生变化,辐射在环顶附近急剧增加,从而引发了快速冷却和凝结。
こうして形成されたプラズマの塊が、再び太陽表面へと降下する、すなわち「太陽の雨」の実体である。
以这种方式形成的等离子体团块再次落回太阳表面,这就是被称为“太阳雨”现象的实质。
さらに、日本の「ひので(Hinode)」衛星による観測データもこの新しいモデルの妥当性を裏付けており、実際の降雨プラズマの組成が太陽表面に近いことが確認された。
此外,日本卫星“日出”所获得的观测数据也验证了这一新模型的合理性,并显示实际降雨等离子体的成分与太阳表面非常接近。
筆頭著者のルーク・ベナヴィッツ氏は「鉄のような元素の変動をモデルに組み込んだことで、ようやく観測結果と理論が一致し、非常に興奮している」と語る。
主要作者卢克·贝纳维茨表示:“将铁等元素的变化纳入模型后,观测结果终于与理论一致了,这让我感到非常兴奋。”
共同研究者のジェフリー・リープ氏も「このプロセスの理解は、太陽大気におけるエネルギー流動そのものの再評価を迫るものだ」と指摘した。
合著者杰弗里·利普也指出:“通过理解这一过程,我们必须重新评估太阳大气中能量的整体流动。”
このように、太陽コロナで観測されるプラズマ降雨現象は、元素組成の変動とそれに伴う放射冷却の効率変化によって説明できることが明らかとなった。
由此可见,在太阳日冕中观测到的等离子体降雨现象,是由于元素组成的变化以及随之而来的辐射冷却效率变化所导致的。
すなわち、太陽における「雨」の謎は、科学的に解明されたと言えるのである。