北京大學(xué)田輝教授領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際團(tuán)隊(duì)最近首次測(cè)量了日冕的全球磁場(chǎng)。該團(tuán)隊(duì)使用了由美國(guó)國(guó)家大氣研究中心的史蒂夫·湯姆奇克博士設(shè)計(jì)的日冕多通道旋光儀的觀測(cè)結(jié)果。他們的研究結(jié)果最近發(fā)表在《科學(xué)與技術(shù)》雜志上。北京大學(xué)一年級(jí)研究生楊子豪是這兩篇論文的第一作者。

太陽(yáng)是一顆被磁化的恒星，其磁場(chǎng)在塑造太陽(yáng)大氣中起著至關(guān)重要的作用。11年的太陽(yáng)周期，壯觀的太陽(yáng)爆發(fā)和百萬(wàn)度的日冕都是由太陽(yáng)磁場(chǎng)的演化驅(qū)動(dòng)或控制的。由于不同的大氣層之間存在磁耦合，因此需要有關(guān)整個(gè)大氣的磁場(chǎng)的信息來(lái)研究太陽(yáng)等離子體與磁場(chǎng)之間的相互作用。但是，常規(guī)的太陽(yáng)磁場(chǎng)測(cè)量?jī)H在光球?qū)?太陽(yáng)表面)上完成。自首次測(cè)量太陽(yáng)磁場(chǎng)以來(lái)已經(jīng)過(guò)去了一個(gè)多世紀(jì)，但是我們?nèi)匀粚?duì)高層太陽(yáng)大氣(尤其是日冕)中的磁場(chǎng)沒(méi)有確切的了解，這妨礙了我們對(duì)太陽(yáng)磁及其相互作用的完整理解。與太陽(yáng)能等離子。

20多年前，一種稱為冠狀地震學(xué)或磁震學(xué)的技術(shù)被引入用于冠狀磁場(chǎng)診斷。該方法利用了在冠狀環(huán)或其他冠狀結(jié)構(gòu)中觀察到的磁流體動(dòng)力學(xué)(MHD)振蕩或波。根據(jù)MHD理論，觀察到的波參數(shù)可用于推斷振蕩結(jié)構(gòu)中磁場(chǎng)的平均強(qiáng)度。然而，這些振蕩/波僅偶爾在電暈的小區(qū)域中觀察到，因此它們?cè)诖艌?chǎng)診斷中的潛力受到限制。

CoMP是具有20厘米孔徑的日冕儀。使用Fe XIII 1074.7 nm和1079.8 nm紅外光譜線，它可以通過(guò)成像光譜和光譜極譜法從太陽(yáng)中心觀測(cè)到大約1.05至1.35太陽(yáng)半徑的太陽(yáng)日冕。從CoMP觀測(cè)獲得的多普勒?qǐng)D像序列通常揭示了傳播性周期性擾動(dòng)的普遍性，表明日冕中普遍存在橫向MHD波。該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功地將磁震方法應(yīng)用于這些普適波。他們將先前開(kāi)發(fā)的波跟蹤技術(shù)擴(kuò)展到整個(gè)視場(chǎng)，并獲得了波相速度的全局分布。兩條Fe XIII線的強(qiáng)度比對(duì)電子密度敏感，因此已用于導(dǎo)出日冕電子密度的全局圖。結(jié)合波跟蹤和密度診斷結(jié)果，他們成功地繪制了整體日冕中的磁場(chǎng)。

這是第一次通過(guò)實(shí)際的日冕觀測(cè)獲得了日冕磁場(chǎng)的全局圖，從而標(biāo)志著朝著解決日冕磁場(chǎng)測(cè)量問(wèn)題邁出了一大步。原則上，利用這種技術(shù)，現(xiàn)在可以常規(guī)地獲得全球日冕磁場(chǎng)圖，從而填補(bǔ)了太陽(yáng)整體磁場(chǎng)測(cè)量的缺失部分。這些天氣冠狀磁圖與同時(shí)測(cè)得的光層電磁圖一起，將提供重要的信息，以增進(jìn)我們對(duì)不同大氣層之間的磁耦合以及造成太陽(yáng)爆發(fā)和太陽(yáng)周期的物理機(jī)制的理解。