探测太阳一年多“羲和号”再获两项重要发现

在轨运行13个月后，我国首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”再传好消息。

11月16日，在中国天文学会成立百年纪念大会上，“羲和号”首席科学家、南京大学教授丁明德透露，“羲和号”再获两项重要发现，即同时测量到太阳光球和色球的较差自转以及成功捕捉到一次罕见的X1级大耀斑。

较差自转是指天体在自转时不同部位的角速度互不相同的现象。较差自转在大多数非固体的天体中存在，太阳便是其中之一。

“也就是说，在太阳不同的纬度，自转的速率是不一样的。赤道转速最快，两极转速最慢。”丁明德解释说。

那么，在太阳内部，是否也存在角速度的差异？

太阳的Hα（氢阿尔法）谱线、Si I（中性硅原子）谱线和Fe I（中性铁原子）谱线是在太阳大气不同的高度产生的。

其中Hα谱线是太阳活动在太阳低层大气中响应最强的谱线，Hα谱线线心形成在距离光球层底部1300—1500公里左右，可以反映太阳色球高层的信息，线翼反映了太阳色球低层和光球高层的信息；Si I谱线形成在距离太阳光球层底部约五六十公里；Fe I谱线形成于距离光球层底部二三百公里。这些谱线的精细结构，可反演出高精度的全日面色球和光球多普勒速度场，记录太阳大气中的活动，进而研究太阳活动的物理过程。

“借助‘羲和号’观测到的Hα谱线、Si I谱线和Fe I谱线，我们发现太阳大气在不同的高度，自转的角速度也是不一样的。随着太阳大气的升高，太阳自转的速度越来越快。”丁明德接受科技日报记者采访时表示，以往国际学术界曾有多位学者分别用不同的探测方式和研究方法，发现太阳光球层和色球层的角速度差异，但究竟存在何种规律尚无定论，而“羲和号”首次在太空用多条太阳谱线同时探测到太阳大气的自转速度从光球层到色球层逐渐增加。

“由于存在较差自转，太阳对流层底部的带电流体相互作用，产生磁场，磁场上浮进入太阳大气，产生活动区，并逐渐积累能量，最终形成太阳爆发。现在发现了光球层和色球层较差自转的规律，就为我们揭示太阳爆发的形成、演化提供了重要线索。”丁明德欣喜地说。

太阳耀斑是太阳活动的重要表现，是太阳表面局部区域突然和大规模的能量释放过程，引起局部区域瞬时加热，向外发射各种电磁辐射。太阳耀斑分为A、B、C、M和X共5个级别，每个级别所释放的能量依次增大，X级别最大。人类曾探测到X28级的太阳耀斑。

今年10月2日，“羲和号”也探测到一次爆发规模不小的X1级太阳耀斑。“与众不同的是，这次探测到的是一个罕见的白光耀斑。”在丁明德向科技日报记者展示的探测影像中，“羲和号”捕捉的Fe I谱线线心，泛出阵阵白光。

丁明德介绍，太阳耀斑通常在太阳色球层和日冕层，在极少数情况下，耀斑会导致可见光连续谱的增强，这种耀斑称为白光耀斑。然而，文献记载和研究的白光耀斑只占太阳耀斑总数的极少部分，因而被认为极其罕见。

“普通耀斑通常是在日冕中释放磁能，但白光耀斑的连续谱辐射起源于太阳低层大气，例如光球层或者较低的色球层。对白光耀斑的研究是太阳物理领域的一个重要前沿课题。此次在Fe I谱线中发现白光耀斑，说明积聚的太阳能量很大，以致于穿透了光球层，这是更为罕见的。”丁明德兴奋地说，“羲和号”的这次探测为科学家提供了一个很好的样本，让大家能够深入探究太阳能量是如何穿透到光球层并形成白光耀斑的，这对于进一步深入认识太阳活动的起源和演化具有重要意义。