科學家利用全球最強太陽望遠鏡，首次直接觀測到太陽大氣中微小尺度的磁力扭轉現象，這一發現或將解開長久以來困惑天文學家的謎題——為何太陽大氣層溫度隨高度升高，遠高於表面。記者林育如／編譯

科學家利用全球最強太陽望遠鏡，首次直接觀測到太陽大氣中微小尺度的磁力扭轉現象，這一發現或將解開長久以來困惑天文學家的謎題——為何太陽大氣層溫度隨高度升高，遠高於表面。

[caption id="attachment_197683" align="alignnone" width="819"] 藝術家描繪的扭曲磁波（插圖），這是美國國家科學基金會井上太陽望遠鏡首次觀測到的現象。（圖／NSF／NSO／AURA／J. Williams）[/caption]

這項研究依據位於夏威夷的 丹尼爾．K．井上太陽望遠鏡（Daniel K. Inouye Solar Telescope） 的資料，證實了日冕中存在名為「扭轉阿爾芬波（torsional Alfvén waves）」的微型磁波。阿爾芬波早在1942年由瑞典諾貝爾物理學家漢尼斯．阿爾芬提出，是在帶電等離子體中傳播的磁力擾動。此前，科學家僅觀測到與太陽耀斑相關的大型阿爾芬波，而微小、持續存在的扭轉波則長期未被發現。

領導研究的英國北安布里亞大學理工物理數學教授理查．莫頓（Richard Morton）表示：「這項發現結束了自1940年代以來的漫長追尋。」長期以來，科學家推測這些微型波能將能量從太陽表面持續傳送至上層大氣，驅動太陽風並加熱日冕至數百萬度，遠高於太陽表面約5500攝氏度的溫度。

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莫頓指出，研究結果對理論模型提供了關鍵驗證，「我們終於可以將觀測結果與模型直接比對」。團隊在2023年10月望遠鏡調試期間，追蹤到加熱至160萬度的鐵原子，觀測到磁力環兩側微弱的紅移與藍移，正是扭轉阿爾芬波的標誌性訊號。

這些波如螺旋般扭動太陽磁力線，運送能量向上至日冕並釋放為熱量。科學家利用光譜技術觀測等離子體運動，藉由光的紅移與藍移捕捉這種細微扭轉，成功揭示了即便在最平靜的太陽區域，日冕仍充滿扭轉阿爾芬波。

莫頓強調，這一長期追尋的觀測不僅解答了太陽大氣加熱之謎，也為未來研究扭轉波如何傳播與釋放能量提供了新方向。相關研究成果已於10月24日刊登於《Nature Astronomy》。

資料來源：Space.com、ScienceDaily

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2024年12月24日，美國太空總署（NASA）的帕克太陽探測器（Parker Solar Probe）再創歷史，以距離太陽僅約610萬公里（380萬英里）的紀錄，成為人類有史以來飛得最接近太陽的太空船。同時，它也以時速69萬公里（43萬英里）刷新自身最快人造物體的紀錄。NASA近日公布此趟近距離飛行拍攝的影像，展現前所未見的太陽日冕與太陽風動態畫面，為太空氣象研究提供珍貴資料。記者林育如／編譯

2024年12月24日，美國太空總署（NASA）的帕克太陽探測器（Parker Solar Probe）再創歷史，以距離太陽僅約610萬公里（380萬英里）的紀錄，成為人類有史以來飛得最接近太陽的太空船。同時，它也以時速69萬公里（43萬英里）刷新自身最快人造物體的紀錄。NASA近日公布此趟近距離飛行拍攝的影像，展現前所未見的太陽日冕與太陽風動態畫面，為太空氣象研究提供珍貴資料。

[caption id="attachment_182387" align="alignnone" width="851"] NASA展現前所未見的太陽日冕與太陽風動態畫面。（圖／AI生成）[/caption]

根據《SPACE》報導，這些影像由探測器上配備的廣角成像儀WISPR（Wide-Field Imager for Solar Probe）所捕捉，首次清楚呈現太陽外層大氣的細節。NASA科學任務理事會副署長Nicky Fox表示，帕克探測器再次帶領人類親眼目睹太陽的劇烈活動，也讓我們能更準確預測太空氣象，保護地球上的通訊、電力設施以及太空中的人造衛星與太空人安全。

此次影像揭示了太陽磁場轉換方向的關鍵邊界——日球電流片（heliospheric current sheet），也首度以高解析度記錄到多起日冕物質拋射（CME）彼此碰撞的畫面。這些CME是造成太空氣象干擾的主因，對了解影響地球科技設施與太空任務的風險至關重要。

在接近太陽的過程中，帕克探測器還辨識出兩種不同類型的緩慢太陽風，其磁場變化特徵各異。其中一種「阿爾芬型」太陽風帶有明顯「之」字形的磁場結構，另一種則較為穩定。研究團隊指出，前者可能來自太陽日冕的暗區（coronal holes），而後者可能源自「頭盔狀流線」（helmet streamers）等結構。

此外，帕克探測器也發現太陽日冕邊界比預期更為崎嶇複雜，這對理解太陽風如何產生並逃脫太陽強大引力提供重要線索。研究團隊透過模擬與實際觀測數據，正試圖釐清太陽風的演化路徑與來源。

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帕克探測器能夠承受如此極端環境，關鍵在於其熱防護系統（TPS）。該盾牌由碳複合材料構成，可耐高達1650°C的高溫。儘管太陽附近溫度動輒數百萬度，由於日冕粒子稀疏，實際熱能有限，帕克表面實際加熱溫度僅約攝氏1400度，並藉由陶瓷塗層反射陽光降低吸熱量。

帕克太陽探測器的這次壯舉，不僅締造工程奇蹟，也將為太陽物理學揭示更多未知。NASA表示，這些新資料將徹底改變我們對太陽活動的理解，並為未來太空任務與地球科技防護打下基礎。

資料來源：SPACE

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美國國家航空暨太空總署（NASA）安裝於國際太空站外部的太陽觀測望遠鏡——日冕診斷實驗儀（CODEX），於6月釋出首批觀測影像，揭示太陽外層大氣日冕中溫度與物質流動速度的變化，為太陽物理學帶來重要突破。記者林育如／編譯

美國國家航空暨太空總署（NASA）安裝於國際太空站外部的太陽觀測望遠鏡——日冕診斷實驗儀（CODEX），於6月釋出首批觀測影像，揭示太陽外層大氣日冕中溫度與物質流動速度的變化，為太陽物理學帶來重要突破。

[caption id="attachment_178841" align="alignnone" width="769"] CODEX首批觀測影像，揭示太陽外層大氣日冕中溫度與物質流動速度的變化。（圖／AI生成）[/caption]

《Universe Today》報導，CODEX由NASA與義大利國家天體物理研究院（INAF）及韓國天文與太空科學研究院（KASI）合作打造。這台小型望遠鏡配備一個遮光盤，大小約如伸展的手掌，能有效阻擋太陽強光，模擬日全蝕時的黑暗環境，使望遠鏡得以觀測日冕中極為微弱的光線。日冕亮度約為兩個滿月的總和，是太陽風的起源地，但長期以來難以直接研究。

CODEX搭載四個窄波段濾鏡，其中兩個用於測量溫度，兩個用於測量日冕物質的流動速度。這種設計使科學家能同時獲得日冕中物質的溫度與速度資訊，較過去僅能測量密度的觀測大幅提升。

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NASA戈達德太空中心太陽物理學家Jeffery Newmark表示：「我們以前從未有能力進行這種科學觀測。正確的濾鏡、適當大小的儀器，讓這些前所未見的觀測成為可能，我們相信未來將有許多有趣的科學發現。」

CODEX能觀測距離太陽中心約3個太陽半徑的日冕範圍，較NASA的帕克太陽探測器（Parker Solar Probe）近10個太陽半徑的觀測更接近太陽。國際太空站繞地球一圈約90分鐘，CODEX約能觀測太陽一半時間，且每年接近日至點季節時，望遠鏡幾乎可連續觀測太陽，提升數據收集效率。

首批影像顯示，日冕並非均勻穩定，而是充滿不規則的熱漿氣流與突發風暴，這些動態現象與太陽風加速密切相關。這些發現將有助於改進太空天氣預報模型，提升對地球衛星通信及航太任務的保護能力。

CODEX於2024年11月隨SpaceX貨運飛龍31號任務送達國際太空站，並由太空站機械臂安裝於EXPRESS物流載具第三號位置。

CODEX的成功運行，標誌著人類在揭開太陽日冕奧秘、理解太陽風起源及其對地球影響方面邁出重要一步，為未來太陽物理學與太空天氣研究奠定基礎。

資料來源：Universe Today

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