太陽旁的神秘氣體

歐洲空間局（ESA）的SOHO探測器探測到了墜入太陽的神秘氣體。它們運動的方向與太陽風中向外噴涌的氣流恰恰相反。在新一期的《天體物理學報通訊》上，發現這些氣體的科學家認為這些向內流動的氣體是由於太陽磁場局部的頻繁變化所造成的。這一發現將有助於我們對太陽磁場的進一步認識。

許多天文學家已經觀測到在太陽低層大氣中有明亮的物質被噴出繼而掉入太陽。現在我們看到的氣體正在較遠處的大氣中開始下落。1997年使用SOHO的大角度分光日冕儀（LASCO）首次注意到了這些氣體。在重新檢查1996年的照片時，也發現了類似的氣體流動。

現在觀測到了大約800次的氣體內流現象——其中大多數是在1998年之後被發現的，當時正直太陽活動極大年。氣體內流大致在太陽可視表面上方270萬公里處發生，相當於太陽直徑的兩倍。在那兒太陽風得到加速，達到每秒120公里的速度。與之相抗衡，內流的氣體雲以每秒50-100公里的速度運動。通常情況下，大約運動70萬公里之後它們就會靜止下來。

「當我第一次看到這些內流氣體的影像時，我非常的驚訝，」ESA空間計劃科學家Bernhard Fleck說，「在SOHO發現它們之前，沒有人知道這些反向運動的氣體。現在我們通過對這些內流氣體的研究可以知道太陽是如何控制那些驅動太陽風的磁場。」

大角度分光日冕儀（LASCO）用一個圓盤來遮擋直接來自日面的強光，使太陽永遠處在日食的狀態。一個跨國的科研小組包括美國海軍研究實驗室、法國天文實驗室、德國馬普天文研究所以及英國的伯明翰大學，為SOHO製造了LASCO。LASCO在觀測太陽物質爆發性拋射方面已非常的有名，而且發現了許多掠日彗星。

即使有了這些強有力的設備，內流氣體仍然很難被觀測到。其中最有用的是C2日冕儀，它可以觀測太陽可視表面以外70-350萬公里的區域。海軍研究實驗室的Neil Sheeley和王益明（音譯，Yi-Ming Wang），通過每20-25分鐘減去一張圖像，進而合併一系列的圖像成為一段動畫。通過合成的動畫，人眼很有利於在向外噴發的氣體背景中發現這些不尋常的內流氣體。

儘管氣體受到太陽引力的強大牽引，但是這並不是作用在內流氣體決定性的因素。最初這些氣體極高的聚集速度、以及它們最終的減速，都預示著這些氣體主要受太陽磁場的控制。一小部分內流氣體是物質拋射的逆流，但是這只是一些零星的事件，絕大部分的內流都發生在低速太陽風區域。

在太陽的左側如果每日出現20個內流，那麼在2周的停歇之後，會在太陽的右側出現相似的內流。這預示者內流只發生在太陽上固定的區域內，太陽大約要花上兩周時間讓左側旋轉至右側，而且也向我們預示內流區域是如何與磁場聯繫在一起的。

太陽表面的磁場呈現環狀，磁場線從一個地方穿出，又從其他地方重新進入太陽。太陽風把磁圈帶入宇宙空間，形成一個明暗分明的盔狀物，那兒磁力線以完全不同的方向排布。在太陽風被加速到全速之前，相反的磁力線會在盔狀物邊緣短接，形成新的磁場環。這些磁場環會夾帶著氣體掉入向太陽，形成被我們觀測到的內流氣體。

「我們觀測到了一些我們意料之外的事，」Sheeley說，「通常，當這種情況發生時，我們會立刻懷疑我們的觀測，例如，我們是否放倒了的影片。但是，當我們確認觀測結果屬實時，我們被迫改變了我們的思維方式。這些改變我們觀念的發現將幫助我們取得新的認識。」

在這次的發現中，我們對太陽磁場有了新的認識。如果Neil Sheeley和王益明的理論——內流氣體預示著坍縮的磁場環，並且它們以與太陽風相反的方向將物質推入太陽，是正確的，它就向我們展示了太陽是如何在其大氣中循環利用磁場的。這些循環的過程影響行星際空間的磁場強度。

因此SOHO所發現的內流氣體為影響地球及太陽系的磁場提供了意料之外的線索。磁場中除了有會造成電力系統毀壞的磁暴之外，還有能遮蔽宇宙線的行星際磁場。來自銀河的高能粒子會造成生物變異和計算機故障，而且一些科學家認為它們對地球的形成也起了作用。

抵達地球的宇宙線的漲落並不與太陽黑子活動的漲落完全同步。100年前太陽黑子的活動周期比較長，由此星際磁場相對較弱，而宇宙線的強度比現在要強。太陽旁內流氣體的發現將有助進一步解釋這些變化，並且最終可以預言宇宙線的強度。

SOHO是ESA和NASA的國際合作項目。探測器在歐洲製造，使用了美國和歐洲的儀器設備。1995年NASA發射了SOHO，1998年ESA和NASA決定將這項極為成功的合作項目延續到2003。