你知道吗，太阳上也会下雨？

在太阳系的行星和卫星上，雨有不同的形式。但是在太阳上，它也下雨，也就是说，带电的气体从太阳外层大气中的巨大磁环滴下。

太阳动力学天文台在2012年观测到了日冕雨。

在太阳系中，雨以各种形式出现——地球上有水，土卫六上有甲烷/乙烷，金星上有硫酸。但是你知道太阳会下雨吗？某种雨。巨大的等离子液滴——带电气体——从太阳外色球层的日珥气体柱滴到热表面。这种不寻常的现象被称为冕雨。

2019年4月5日，美国宇航局戈达德太空飞行中心的艾米丽·梅森在《天体物理学杂志快报》的一篇同行评议论文中概述了她是如何在一个意想不到的地方发现冕雨的证据的。

她首先观察到日冕流(头盔状流)——数百万英里高的日珥，因其与骑士尖盔相似而得名——在日全食期间观察到的日冕流更加清晰。计算机模拟显示这是最有可能发生日冕雨的地方。梅森观察了将近半年。尽管她有美国国家航空航天局空间动态观测站(SDO)拍摄的照片，该观测站自2012年发射以来每12秒拍摄一次太阳，但她没有发现任何等离子雨的迹象。

梅森说，“我已经看了近三到五年的数据。我们花了很长时间寻找最终没有发生的事情。”

日冕流，太阳上一个巨大的等离子气体环。人们以为这里会有日冕雨，但他们什么也没发现。照片来源:图片观察站/vojtechruin(1994)/Milo slav druck müller(2007)。

那么冕雨在哪里？梅森认为它应该在这里。但是随着研究的深入，梅森和她的同学发现他们看问题的方向错了。日冕雨发生在太阳的一个小磁环上。它一直在那里，但没有出现在研究人员期望找到它的地方。这一发现有助于科学家们找出日冕异常加热和太阳风缓慢的原因，这仍然困扰着科学家们。观察表明，雨是一系列微小的磁性结构，梅森说:“它们非常耀眼，一直吸引着我的注意力。当我终于见到他们时，我确信他们一次要下雨几十个小时。”

正如戈达德的太阳物理学家、该论文的作者之一斯皮罗·安蒂奥霍斯所解释的，“这些环比我们发现的要小得多。这表明日冕的加热比我们想象的更加局部化。也许冕雨太小了，看不见。我们真的不知道。”

正如戈达德的太阳能科学家尼克林·维亚尔指出的，人们花了一些时间才意识到这些结构是什么。她在小组会议上说:“我从未发现它——我一直在其他结构中寻找它，但它不是日冕流”。然后我说，‘等等，你在哪里看到的？我想以前没人见过它。"

在较小的磁环中发现了冕雨，即最近发现的RNTPs(冕雨零拓扑)。照片来源:太阳动力学天文台/艾米丽梅森。

那么这场“雨”是怎么来的呢？总的来说，这个过程与地球上发生的事情相似，梅森说:“但你面对的不是60℃的水，而是一百万度的等离子体。”

但与水不同，等离子体是一种带电气体。它随着太阳表面的隆起而爆发，非常热——从几千度到180万华氏度(100万摄氏度)。到达日珥的顶部，它凝结，然后以日冕雨的形式回落到太阳表面。

在地球的水循环中，水在地表蒸发并上升到大气中。然后它会冷却并凝结成云。当云中有足够的水时，它会像雨一样回落到表面。冕雨是一个类似的过程，但它的结构与雨完全不同。

至于帮助解决一些太阳之谜，日冕雨提供了一些线索。

对缓慢的太阳风中的气体的测量表明，在冷却和离开太阳之前，它已经被加热到了极限水平。太阳风与其他快速移动的太阳风是分开的。但是这是怎么发生的呢？如果这一过程发生在头盔状的气流中，冕雨后加热和冷却的循环过程可以解释这一点，但由于冕雨大多发生在较小的循环中，这一想法需要进一步验证。

太阳不同部分的插图。照片来源:天文学/roen kaly。

在早期的理论中，人们认为冕雨只发生在闭环中，等离子体在闭环中加热和冷却，但不能逃逸到太空中。然而，梅森的研究表明，日冕雨从一个闭环开始，然后通过一个叫做磁场重联的过程转变为一个开环，就像火车换轨道一样。一些等离子体会逃逸，但一些会回落到太阳表面。逃逸部分成为缓慢太阳风的一部分。

还有另一个长期存在的问题，那就是为什么太阳的外层大气比其表面热300倍。从表面上看，观察到的事实似乎没有逻辑意义。梅森发现，环流中的降雨可以提供一个临界点来确定日冕加热的位置:“如果环流中有日冕雨，这意味着它底部的10%或更少的部分是日冕加热发生的地方。”

这些科学家现在希望美国国家航空航天局的帕克太阳能探测器飞行在历史上距离太阳最近的地方——甚至穿过日冕——这将有助于进一步证明或否定梅森的发现。

最后，太阳上的雨可能听起来很荒谬，但这是真的——尽管形式不同于地球上的——但它可能有助于解决一些关于太阳如何工作的难题。

蝌蚪工作人员从地球天空编译，翻译李同信，转载必须授权