太陽上的天氣如何？預測一場不平凡的「風暴」

人們熱愛太陽光的溫暖，卻往往忽視我們賴以生存的這顆恆星的暴烈。雖遠隔億萬公里，太陽風暴對地球的影響依然巨大，導致的損失難以估量。人類能及時預測太陽風暴，進而降低遭受的損失嗎？美國國家大氣研究中心（NCAR）的一項最新研究成果或為人類預測太陽風暴提供了可能。

NCAR研究人員在近日出版的《自然·天文學》雜誌上發表論文稱，太陽上存在類似於地球上行星波一樣的長波，很可能與太陽黑子、耀斑等活動密切相關。這一發現使科學家今後能從一個新角度觀察太陽，更好地研究太陽的活動。

羅斯貝波，

極端天氣的背後推手

羅斯貝波是一種行星波，由20世紀最有影響的氣象學家卡爾—古斯塔夫·羅斯貝發現並因而得名。羅斯貝波是地球大氣中的一種非常緩慢的、大尺度的波動，波長（兩個相鄰槽線或脊線之間的距離）達3000千米到10000千米。它因地球自轉時不同緯度和高度上的角速度不同而引發，是地球大氣中自然形成的一種現象。

在地球上，羅斯貝波與大氣噴流的路徑和壓力系統的形成有關，會對大氣氣象造成很大影響，因而成為天氣預報的重要理論依據。也曾有研究認為，北半球與大氣環流模式有關的一些極端天氣，如2010年的俄羅斯熱浪、2013年的歐洲洪水，極有可能與羅斯貝波密切相關。

觀測太陽，

科學家等來一個機會

地球上的羅斯貝波形成於大氣中的旋轉流體，而太陽同樣在旋轉，且由於它主要由等離子體組成，在某些方面，就像一個巨大的磁化海洋一樣。因此，在NCAR科學家斯科特·麥金托什看來，太陽上存在羅斯貝波並不奇怪。

但猜測到與實際觀測到完全是兩碼事。長久以來，科學家們並沒有把這種波形區分開來的手段。他們可以利用眾多的衛星全方位地觀測地球，但卻只能站在地球上仰望星空，從一個角度去研究太陽。

這一窘境直到2011年才有所改觀。從2011年到2014年這3年里，科學家們終於找到了一個前所未有的機會，一個一次性全方位觀測太陽大氣的機會。在此期間，他們不僅得到了布設於地球與太陽之間的美國國家航空航天局（NASA）太陽動力觀測站（SDO）的觀測數據，同時還得到了NASA日地關係觀測站（STEREO）任務中兩顆圍繞太陽飛行的航天器的觀測數據。三個觀測台提供了持續的、360度的太陽觀測視角，直到2014年STEREO的一個航天器失去聯繫。

結合三顆衛星的數據，科學家們可以看到整個太陽，得以在同一時間進行全面的觀測。NASA戈達德太空飛行中心的SDO項目科學家迪恩·佩斯奈爾說：「這些數據擴展了我們的研究邊界，對於了解太陽磁場及太陽內部活動至關重要。」

數據挖掘，

萬千影像中查找波形

麥金托什和合作者全面挖掘了在這一窗口期收集到的數據，希望能夠看到大尺度波型的出現。

研究小組利用SDO和STEREO儀器拍攝的圖像來識別和跟蹤太陽表面的冠狀亮點。這些亮點分布在整個太陽表面上，並被用來跟蹤、分析太陽大氣的深層運動。他們將合并後的數據繪製在霍夫穆勒圖上，這是一個由氣象學家開發的研究工具，以突出波在地球大氣層中的作用。通過分析，研究人員得出結論，磁化活動會慢慢地掃過太陽，就像在地球上的羅斯貝波一樣。

這一發現使得科學家能將一系列與磁場相關的太陽現象，包括太陽黑子的形成、黑子生命周期、11年太陽周期的起源等聯繫起來。麥金托什說：「所有這些現象可能是『捆綁』在一起的，但我們需要一個全面的視角來看待它們。我們相信，數十年來人們一直在觀察這些類似羅斯貝波的影響，但卻沒有把它們整合在一起。」

預測風暴，

尚需更全方位的觀測

太陽上存在類似羅斯貝波的波動現象，這一發現使科學家可以從新的角度理解太陽的真實情況，而且可以更好地預測太陽的活動。

美國國家科學基金會大氣和地球科學部門項目主管伊利亞·羅塞夫指出，這一發現對太陽風暴的預測至關重要。太陽風暴是空間氣象惡化的主要驅動力，而惡劣的空間氣象會對地球造成嚴重影響，如損壞太空中的衛星，影響通信和導航系統，導致電網停電，其造成的經濟損失每年高達100億美元。

但現在就說人類可以準確預測太陽風暴還為時過早。科學家們還需要更廣的觀測角度和視野，再次對太陽進行全方位的觀測，以更深入地了解這種波的波形和存在的模式。麥金托什說：「我們需要一個圍繞太陽飛行的宇宙飛船，持續監測太陽磁場的演變。」

來源：中國科技網

『 中國氣象科普 』

不談時政，不聊財經，專註氣象宣傳與科普工作。

有趣，有料，有生活

關注訂閱號：qxkpw2014

關注服務號：qxkp2014

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！