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太阳表面温度才5500度,为什么日冕层温度会高达200万度?

太阳表面的温度一般只有5500摄氏度,而在太阳表面上方的大气层的最外层——日冕(厚度数百万千米),那里的温度却高达100万度以上。那么,这究竟是为何呢?

事实上,关于日冕的高温起源机制目前还未完全弄清楚,这被称为日冕加热问题。根据热力学第二定律,热量不可能自发地从低温的太阳表面传播到高温的日冕中,日冕的能量来源应该是一种非热力学过程。

太阳表面温度才5500度,为什么日冕层温度会高达200万度?太阳表面温度才5500度,为什么日冕层温度会高达200万度?

迄今为止,关于日冕加热的理论有很多,其中有两个理论被认为最有可能,它们分别是波动加热和纳米耀斑(或者叫磁重联)理论。以纳米耀斑理论为例,从NASA的EUNIS任务收集到的数据表明,太阳大气层底部的小规模耀斑爆发会把带电粒子高速喷射到日冕中,从而使日冕的温度急剧升高到上百万度。

由于温度是用于度量粒子的热运动剧烈程度,日冕中的高能带电粒子拥有接近光速的速度,所以日冕的温度极高。但日冕中的粒子密度极低,那里所能传输的热量其实十分有限。正因为如此,NASA才有可能把帕克太阳探测器送入高温的日冕中,探测器在那里最高只会被加热到1400度。

日冕层位于太阳的最外层,温度可以达到100万℃,但那只是少许带电粒子辐射的能量,整体上太阳外表面辐射能量却并没有那么强烈,使温度在6000℃左右。

日冕层是太阳的最外层结构,是由太阳喷射的高能带电粒子和电子组成,是形成太阳风的主要部分,平均温度6000℃左右;向内一层是色球层,磁场强烈,也因为磁场的不均衡,太阳耀斑发生于这一层,耀斑是太阳剧烈释放能量的一种现象,将局部瞬间快速加热,因此这一层温度从4-5000℃到几万℃;

再向内一层是光球层,表面布满米粒组织,太阳黑子产生于这一层,太阳黑子是磁场聚集的地方,黑子出现时温度会从6000℃降低到4000℃左右;最内层是日核,是太阳进行核聚变的区域,温度可达1500万℃。

从光球层到色球层再到日冕层,温度是先降后升的趋势,在光球和色球层交界处温度可达6000℃,随后温度降低到4、5000℃,到了日冕层温度却又逆升,对这种现象科学家仍没有完全解释清楚,但根据日冕层辐射的X射线,科学家们发现,日冕层的高温是由一些高能粒子产生,并且因为这些高能粒子比较分散,太阳表面单位面积辐射的能量却不会很高。

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