不可思議,日冕的溫度可達200萬度?
冕的溫度很高,其數值達百萬數量級,這並非臆想,而是以日冕發射的高能量X射線為依據的。不過,這種超高溫僅僅集中在日冕的個別原子中。那麼,接下來跟隨小編一起來天文現象看看日冕的溫度是否可達200萬度?
溫度
日冕的溫度非常高,可達200萬度。令人不可思議的是,離太陽中心最近的光球,溫度是幾千度。稍遠些的色球,溫度從上萬度到幾萬度。而距離太陽中心最遠的日冕,溫度竟然高達上百萬度。這一反常的現象意味著什麼,科學家們還未找到合理的解釋。
冕的溫度很高,其數值達百萬數量級,這並非臆想,而是以日冕發射的高能量X射線為依據的。不過,這種超高溫僅僅集中在日冕的個別原子中。而且這些原子廣泛分佈於整個日冕中,其熱量總和並非高。
觀測表明,太陽大氣的溫度具有反常的分佈,即從光球的5,770K慢慢降到光球頂部(光球與色球交界處)的4,600K,然後緩慢上升到光球之上約2,000公里處的幾萬度,再向上延伸約1,000公里形成了色球-日冕過渡層,溫度陡升至幾十萬度,到達低日冕區已是百萬度以上的高溫區了。究竟是什麼原因造成這種反常增溫,仍是太陽物理學中多年來未解決的最重要問題之一。在過去數十年中對過渡層和日冕反常高溫的原因進行了許多研究。聲波加熱機制、激波加熱機制、阿爾文波加熱機制、波與粒子的非共振湍動加熱機制都曾被提出過,但是這方面的理論研究仍處於探索階段。
日冕高溫成因與高能粒子動量不守恆有關
動量守恆定律:基礎物理學中對於動量守恆,有嚴格的條件要求。其前提條件是,系統物件必須是剛體,並且系統不受外力。鬆散的系統,如棉花團之間就不適合動量守恆原理。同樣,高能粒子在一些極端物理環境下,也不會嚴格遵循動量守恆原理。就像棉花團吸收動能一樣,在強大引力場和極端高壓環境下,高能粒子內部系統也會吸收額外的能量以保證其系統在極端環境中的穩定。
在宇宙粒子演化中,可能會存在這種現象。一個在某個空間中高速遊離的某種高能粒子體A,它是屬於那種能量滿載並且可能隨時溢位電子或者光子的高能粒子體,其能量的承載遠遠超出它穩定期的狀態。但是,最後這個高能粒子體A並沒有溢位任何的能量,而是轉化成其它種類的粒子體B,而這個新的粒子B能穩定存在於其當下的環境中。
我們可以看到,整個轉變過程,總體的能量是沒有變化的。而粒子A變成粒子B,最明顯的變化就是質量變化。從粒子A的高能隨時溢射狀態,轉變成穩定的粒子B。在凝聚的過程,粒子A的速度在轉變成粒子B後的速度變小。從以下動能公式我們可以簡單得到結論
(注意:粒子A、B只是概念符號,其粒子本身在過程中,可能並沒有變成其他粒子,只是在質量或者速度上發生了變化。)
這種情況無法再用動量守恆作為解決方法了。而這種粒子轉化,可能需要在某些特殊環境中才能實現。但是,正是這種粒子轉化的原理,卻可以為我們提供一個運動力學的研究方向。我們通常研究的宇宙空間環境是比較穩定的。我們所有的推想假設都是在理想環境中。而這種怪異的現象,可能在我們對於已經穩定中的宇宙空間環境或者平穩的實驗室裡無法觀察到。
從非動量守恆的公式,我能估想到陽日冕層的可高達100萬高溫的可能成因。從太陽上拋射出來的高能粒子,在離開太陽的一定引力和壓力有效區後,高能粒子可能有經歷質量變小速度變大的過程,致而該區域的粒子變的相當活躍。
粒子的這種非衰變而產生的質量變化,可能在一些高密度質量的星體或者早期宇宙中普遍存在。而這個過程,可以用海底的氣泡形容。幾千米深的海底,冒出一個氣泡。剛開始的時候因為海底的水壓很高,氣泡很小。但隨著氣泡往升的距離越靠近水面,海水的壓力就越小,氣泡就開始膨脹或者溢位幾個新的泡泡,以達到穩定的狀態。從太陽溢位的高能粒子也是一樣的。(此猜想來自《星際之門-空間飛行器超光速原理》韓統義著)
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