日冕作为太阳最外层大气，其磁场是日冕加热和空间天气灾害最主要的能量来源。但由于日冕磁场较微弱，各国科学家对于如何开展磁场测量始终未取得太大突破。北京大学教授田晖研究团队及其合作者通过创新研究方法，在国际上首次初步实现了日冕磁场的常规测量，揭示了日冕磁场在约8个月时间内的演化规律。相关研究成果《观测全局性日冕磁场在8个月内的演化》4日发表于国际权威期刊《科学》。
“日冕磁场的演化会导致耀斑等剧烈的太阳爆发活动，并向外延伸到太阳和各大行星、卫星之间的广袤空间。因此，观测日冕磁场的结构及其演化，对于我们预测太阳爆发活动及其对太阳系空间环境的影响、避免或减轻其对人类航天等高科技活动造成的危害至关重要。”田晖表示，尽管科学家们目前已可对太阳表面的光球磁场进行常规测量，但由于日冕磁场比较微弱，其测量长期未能取得太大的突破。这也限制了人们对太阳大气三维磁场结构和演化过程的深入理解。
2020年，田晖团队发展了一种“二维冕震”的新方法，并由此首次测得日冕磁场的全局性分布，这向实现日冕磁场常规测量的目标迈出了关键一步。田晖团队近期进一步改进了这一研究方法，使其能够更准确、高效地追踪日冕中广泛存在的磁流体横波，并诊断出日冕密度分布，从而测定磁场的强度和方向。他们将该方法应用到升级版日冕多通道偏振仪（UCoMP）的观测数据中，首次初步实现了日冕磁场的常态化观测。在2022年2月至10月期间，团队获得了114幅日冕磁场图，基本实现了每两天一次的测量频率。
“我们还首次获得了日冕中不同高度的磁场强度全球分布图及其演化发展规律，并与当前世界上最先进的、由美国预测科学公司开发的全球日冕模型进行了比较。结果显示，模型在中低纬度区域的预测结果与观测数据吻合度较高，但在高纬度和部分活动区存在较大偏差。这些观测结果为改进和优化日冕模型提供了关键依据。”团队成员杨子浩说。
该成果标志着太阳物理研究正逐步迈入日冕磁场常规测量的时代，也为深入研究太阳磁场的长期演化提供了新途径。“目前，该测量方法还只能得到日面边缘之外的日冕磁场，未来还需结合其他测量方法，实现对包括日面在内的整个日冕磁场的完整测量。”田晖认为，这将是太阳物理界未来数十年的重要研究目标。
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来源丨光明日报
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