探測太陽一年多“羲和號”再獲兩項重要發現

在軌運行13個月后，我國首顆太陽探測科學技術試驗衛星“羲和號”再傳好消息。

11月16日，在中國天文學會成立百年紀念大會上，“羲和號”首席科學家、南京大學教授丁明德透露，“羲和號”再獲兩項重要發現，即同時測量到太陽光球和色球的較差自轉以及成功捕捉到一次罕見的X1級大耀斑。

較差自轉是指天體在自轉時不同部位的角速度互不相同的現象。較差自轉在大多數非固體的天體中存在，太陽便是其中之一。

“也就是說，在太陽不同的緯度，自轉的速率是不一樣的。赤道轉速最快，兩極轉速最慢。”丁明德解釋說。

那么，在太陽內部，是否也存在角速度的差異？

太陽的Hα（氫阿爾法）譜線、Si I（中性硅原子）譜線和Fe I（中性鐵原子）譜線是在太陽大氣不同的高度產生的。

其中Hα譜線是太陽活動在太陽低層大氣中響應最強的譜線，Hα譜線線心形成在距離光球層底部1300—1500公里左右，可以反映太陽色球高層的信息，線翼反映了太陽色球低層和光球高層的信息；Si I譜線形成在距離太陽光球層底部約五六十公里；Fe I譜線形成于距離光球層底部二三百公里。這些譜線的精細結構，可反演出高精度的全日面色球和光球多普勒速度場，記錄太陽大氣中的活動，進而研究太陽活動的物理過程。

“借助‘羲和號’觀測到的Hα譜線、Si I譜線和Fe I譜線，我們發現太陽大氣在不同的高度，自轉的角速度也是不一樣的。隨著太陽大氣的升高，太陽自轉的速度越來越快。”丁明德接受科技日報記者采訪時表示，以往國際學術界曾有多位學者分別用不同的探測方式和研究方法，發現太陽光球層和色球層的角速度差異，但究竟存在何種規律尚無定論，而“羲和號”首次在太空用多條太陽譜線同時探測到太陽大氣的自轉速度從光球層到色球層逐漸增加。

“由于存在較差自轉，太陽對流層底部的帶電流體相互作用，產生磁場，磁場上浮進入太陽大氣，產生活動區，并逐漸積累能量，最終形成太陽爆發。現在發現了光球層和色球層較差自轉的規律，就為我們揭示太陽爆發的形成、演化提供了重要線索。”丁明德欣喜地說。

太陽耀斑是太陽活動的重要表現，是太陽表面局部區域突然和大規模的能量釋放過程，引起局部區域瞬時加熱，向外發射各種電磁輻射。太陽耀斑分為A、B、C、M和X共5個級別，每個級別所釋放的能量依次增大，X級別最大。人類曾探測到X28級的太陽耀斑。

今年10月2日，“羲和號”也探測到一次爆發規模不小的X1級太陽耀斑。“與眾不同的是，這次探測到的是一個罕見的白光耀斑。”在丁明德向科技日報記者展示的探測影像中，“羲和號”捕捉的Fe I譜線線心，泛出陣陣白光。

丁明德介紹，太陽耀斑通常在太陽色球層和日冕層，在極少數情況下，耀斑會導致可見光連續譜的增強，這種耀斑稱為白光耀斑。然而，文獻記載和研究的白光耀斑只占太陽耀斑總數的極少部分，因而被認為極其罕見。

“普通耀斑通常是在日冕中釋放磁能，但白光耀斑的連續譜輻射起源于太陽低層大氣，例如光球層或者較低的色球層。對白光耀斑的研究是太陽物理領域的一個重要前沿課題。此次在Fe I譜線中發現白光耀斑，說明積聚的太陽能量很大，以致于穿透了光球層，這是更為罕見的。”丁明德興奮地說，“羲和號”的這次探測為科學家提供了一個很好的樣本，讓大家能夠深入探究太陽能量是如何穿透到光球層并形成白光耀斑的，這對于進一步深入認識太陽活動的起源和演化具有重要意義。