美国宇航局的前所未有的太阳磁场地图 - 包括神秘的铬圈

铬圈，拍摄于1999年的太阳能日食。由氢气发出的红色和粉红色色调 - 从希腊语“chrôma”中赢得了名称铬圈，意思是颜色。

几十年来，发现后，观察者只能看到太阳能铬圈，为几个短暂的时刻：在总日食中，当明亮的红色焕发振作着月亮的轮廓。

超过一百年后，铬圈仍然是太阳的大气层最神秘。夹在明亮的表面和飘渺太阳能电晕之间，太阳的外层大气，铬圈是一个快速变化的地方，温度升高和磁场开始主导太阳的行为。

现在，首次，三合会的NASA任务已经凝固到铬层中以返回其磁场的多高度测量。由两颗卫星和色层分布的观察结果捕获，或Clasp2任务，乘坐小型副岩体火箭 - 帮助揭示太阳表面上的磁场如何引起其外部大气层的辉煌爆发。本文于2021年2月19日发表，科学推进。

Heliophysicsics的主要目标 - 太阳对空间影响的科学，包括行星氛围 - 是预测太空天气，这通常从太阳开始，但可以迅速传播通过空间来引起地球附近的干扰。

驾驶这些太阳爆发是太阳的磁场，从太阳面向太空延伸到空气过分地球的不可见力。该磁场难以看到 - 它只能通过来自等离子体的光或超热的气体间接观察，从而追踪其像遥远的高速公路行驶的汽车前灯一样。然而，那些磁线如何安排 - 无论是松弛和直的还是紧绷，都会在安静的阳光和太阳爆发之间产生所有差异。

“太阳既美丽又神秘，磁场触发的持续活动，”日本国家天文天文台的太阳能物理学家罗伊科·索希考科表示，在东京和纸关的主要作者。

铬织物位于阳光下的散光或阳光明亮表面之间，以及在太阳爆发的源头上的超级加热的电晕或太阳的外部气氛。铬圈是这两个地区之间的关键环节和确定太阳磁结构的缺失变量。

理想情况下，研究人员可以读出电晕中的磁场线，其中太阳爆发发生，但是对于精确读数，等离子体太稀疏。（电晕远远低于海平面的空气。）

相反，科学家衡量了更密集的拍摄照片 - 太阳的可见表面 - 下面的两层。然后，他们使用数学模型将该字段向上传播到电晕中。这种方法跳过测量铬层，这在两者之间介于两者之间，相反，希望模拟其行为。

不幸的是，铬圈已经成为一个通配符，其中磁场线以难以预期的方式重新排列。模型努力捕捉这种复杂性。

“铬圈是一种热门，炎热的混乱，”克拉斯瓦斯克拉斯斯州克拉斯斯州的劳雷尔·拉赫梅勒说，现在在国家海洋和大气管理局，或NOAA。“我们在Photosphere中简化了物理学的假设，以及电晕中的独立假设。但在铬圈，大多数假设都分解了。“

美国，日本，西班牙和法国的机构共同努力，制定一种新颖的方法来衡量铬圈磁场的磁场。修改2015年飞行的仪器，他们将太阳天文台安装在一个探斗的火箭上，所以为航海术语命名为“声音”含义来衡量。在落到地球之前，探测火箭发射到空间简短，几分钟观察。比卫星任务更实惠，更快地建造和飞行，它们也是测试新想法和创新技术的理想阶段。

从新墨西哥州的白沙导弹系列发射，火箭射到了170英里（274公里）的海拔高度，距离地球上方的阳光下方，否则阻挡了某些波长的光线。他们在阳光下将景点放在平面上，磁场强度强烈，非常适合其传感器的“活动区域”的边缘。

随着Clasp2在Sun，NASA的界面区域成像光谱仪或虹膜和JAXA / NASA Hinode卫星，两者都从地球轨道看太阳，调整了他们的望远镜，看看相同的位置。在协调中，三个任务专注于太阳的同一部分，但凝视着不同的深度。

测量磁场

为了测量磁场强度，该团队利用了塞曼效应，这是一个世纪历史的技术。（第一次将Zeeman效果应用于Sun，由天文学家George Ellery Hale于1908年，我们如何了解到太阳是磁性的。）塞曼效应是指频谱线在强磁场的存在下，分裂成倍数的事实。他们分裂得更远，磁场越强。

塞曼效应。该动画图像示出了具有几种吸收线 - 当特定温度的原子产生的光谱线吸收特定波长的光谱线。当介绍磁场时（这里示出为从磁场发出的蓝磁场线），吸收线分成两个或更多个。分裂的数量和它们之间的距离揭示了磁场的强度。请注意，并非所有光谱线都以这种方式分开，并且CLASP2实验在紫外线范围内测量光谱线，而该演示显示了可见范围中的线。

然而，混沌铬圈倾向于“涂抹”光谱线，使得难以判断他们分裂的距离有多远 - 这就是前任务造成困难的原因。Clasp2的新颖性在通过测量“圆极化”来围绕这种限制来努力，这种情况下的光线转变为Zeeman效果的一部分发生。通过仔细测量圆极化程度，Clasp2团队可以辨别出这些涂抹线必须分裂的距离多远，从而磁场的强度是多么强大。

Hinode专注于Photosphere，寻找来自在那里形成的中性铁的光谱线。CLASP2在铬层内靶向三个不同的高度，锁定在离子化镁和锰的光谱线上。同时，虹膜以较高分辨率测量镁线，以校准Clasp2数据。团队在一起，在铬圈内监测了四个不同的层。

最终结果是：铬环磁场的第一个多高度图。

“当Ryohko首次向我展示这些结果时，我刚刚停留在我的座位上，”NASA在阿拉巴马州亨茨维尔亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心克拉斯普2首席调查员David McKenzie说。“我知道它听起来很可能 - 但你刚刚在四个高度同时展示了磁场。没有人这样做！“

数据最引人注目的方面只是铬坡面原因的多样化。沿着他们研究的太阳部分和在其内的不同高度，磁场变化显着变化。

“在太阳的表面，我们看到磁场在短距离上变化;更高的那些变化更加涂抹。在某些地方，磁场并没有到达我们测量的最高点，而在其他地方衡量，它仍处于全力。“

该团队希望利用该技术进行多高度磁测量来映射整个铬圈的磁场。这不仅会帮助我们预测天气的能力，它将告诉我们关于我们明星周围大气的关键信息。

“我是一个冠状物理学家 - 我对那里的磁场非常感兴趣，”Rachmeler说。“能够将我们的测量边界提升到铬圈的顶部会有助于我们更多地理解更多，帮助我们更多地预测 - 这将是太阳能物理学中向前迈出的巨大一步。”

他们很快就会有机会迈出这一步：美国国家航空航天局的一次重新飞行是绿色的。虽然发布日期尚未设置，但团队计划使用相同的仪器，而是使用一种新技术来衡量太长的太阳的更广泛。

“而不是仅仅测量沿着非常窄的条带的磁场，而是想扫描它跨越目标并制作二维地图，”McKenzie说。

阅读由Clasp2 Space实验创建的太阳磁场的前所未有的地图，以更多关于这项研究。

参考：“从拍摄太阳能磁场到电晕基地”的Ryohko Ishikawa，Javier Trujillo Bueno，TanausúdelPinoAlemán，Takori J. Okamoto，David E. McKenzie，FrédéricAuchère，Ryouhei Kano，Donguk Song，Masaki Yoshida， Laurel A. Rachmeler，Ken Kobayashi，Hirohisa Hara，Masahito Kubo，塔罗·萨科，Toshifumi Shimizu，Yoshinori Suematsu，Christian Bethge，Bart de Pontieu，Alberto Sainz Dalda，Genest D.Vigil，艾尼斯葡萄酒布尔，欧洲酒吧，卢卡Belluzzi，Jiri Stepan，AndrésSasensioRamos，Mats Carlsson和Jorrit Leenaarts，1921年2月19日，科学推进.DO：
10.1126 / sciadv.abe8406.