太陽上的“火焰噴泉”是如何形成的

來源：科技日報

科技日報記者 張佳欣

日冕是太陽大氣的最外層，位于色球層之上，厚度可達數百萬公里，溫度高達百萬攝氏度。在這片極端熾熱的環境中，本應一切都被炙烤得難以存在，但天文學家卻反復觀測到一種反常景象：一些溫度只有約1萬攝氏度的巨大等離子體結構，竟然長期懸浮其中。它們往往延伸數千公里，似跳動的火焰，形態多變，有時也呈現出噴涌上升的形態，仿佛一束束“火焰噴泉”，科學家稱之為日珥。

日珥并不輕盈，其密度比周圍日冕高出百倍以上，這相當于一座巨大山峰懸浮在半空中卻不墜落。日珥可以穩定存在數周甚至數月，但同時也具備爆發潛力。一旦爆發，太陽將向太空拋射大量帶電粒子。若這些粒子云朝向地球傳播，可能引發強烈的地磁風暴，威脅電網、衛星導航等基礎設施。因此，理解日珥的形成與維持機制，是預報危險空間天氣的關鍵一環。

那么，在如此熾熱的環境中，這些相對溫度較低的結構為何不會迅速消散？它們又是如何在高空中“站穩腳跟”的？日前，德國馬克斯·普朗克太陽系研究所的科學家首次通過計算機模擬，將太陽深層活動納入日珥模型，揭示了其形成的機制和長壽的秘密。

答案，就隱藏在太陽復雜的磁場之中。太陽的磁場并非憑空產生，而是源于其內部湍動的等離子體流。這些熾熱的等離子體在太陽可見表面以下不斷翻涌，生成復雜且持續變化的磁場，并延伸至日冕。日珥的形成與維持，正是磁場與等離子體共同作用的結果。

在某些區域，磁力線會在日冕中形成雙拱形結構，類似兩個相鄰的山峰，中間有一個凹陷區。日珥正是形成并懸浮在這個凹槽中。這個凹槽就像一個看不見的“磁力容器”，能夠將進入其中的冷等離子體限制住，使其不至于迅速墜落回太陽表面。

但僅僅“托住”并不能解釋日珥為何能夠長期存在。部分冷等離子體會沿著磁力線回落到更低層的大氣中，會造成物質損失。但科學家發現，兩個關鍵過程能夠有效補償這些損失。其一，色球層在磁場擾動下，會不斷向上噴射較冷的等離子體，將其注入日珥之中。其二，一部分原本處于高溫狀態的日冕等離子體，會沿磁力線流入凹陷區域，在那里冷卻并發生凝結，轉化為新的低溫物質。正是在這種“流失”與“補給”并存的過程中，日珥得以維持其看似穩定的形態。

看來，日珥并非單純由太陽大氣中的過程決定，而是與太陽內部活動密切相關。這些在高溫中頑強存在的低溫結構，揭示了太陽遠比肉眼所見更加復雜。它并非一個均勻、穩定的發光球體，而是一個不斷演化、充滿相互作用的動態系統。而日珥，正是這種復雜性的直觀體現之一。