模擬實驗證實日冕面紗和日冕環的存在
部分凌亂的太陽「日冕環」可能是光學錯覺導致的
科學家們已經花費數十年試圖解答這個疑惑
圖為太陽大氣層中等離子體形成的日冕環（圖片來源：NASA/SDO）
有新研究顯示，一種稱之為日冕面紗的恆星物質大面積出現，日冕面紗產生了許多摺疊或褶皺，導致部分散發在太陽周圍的日冕環實際上可能是一種光學錯覺。
如果該發現正確，那研究太陽的科學家們可能就不得不重新思考日冕環這一現象了。
日冕環令太陽看起來像一個凌亂的紗線球，新研究模型可能會解開關於日冕環持續已久的疑惑。另外，新研究模型還能提供日冕環研究人員已經苦苦尋找60年的3D模型。
先前關於日冕環的看法是日冕環是由等離子體構成的。等離子體是原子被剝奪電子後形成的一種密集氣體，它們在在太陽強大磁場產生的磁性「管道」中遊動，從而產生日冕環。這些磁性管道是看不見的，但是像水流過花園軟管一樣，等離子體穿過這些磁性管道的時候是看得見的。因而，等離子體看起來像是從太陽表層中突出的圓環狀的「線」。
儘管日冕環的「花園軟管」模型符合物理學，但依舊存在一些問題。第一，太陽的等離子體逐漸離開太陽內核會不斷變小變暗。研究人員解釋道，如果日冕環是由等離子體組成的，那日冕環也應該和等離子體一樣變暗，然而日冕環持續發亮。第二，隨著磁場遠離太陽，磁場會膨脹並覆蓋太空。因而，如果日冕環是因磁場產生的，那日冕環在遠離太陽的時候應該會膨脹，但日冕環並沒有這種跡象。
安娜·馬拉努申科（Anna Malanushenko）是位於科羅拉多州博爾德城美國國家大氣研究中心的太陽物理學家，也是撰寫上述研究發現論文的第一作者。馬拉努申科在NASA的一篇報道中說道：「等離子體並沒有像我們認為的那樣不斷變寬，大部分等離子體都非常小，我們暫時還沒明白其中的原因。」
這張紫外線照射下太陽的圖片顯示，日冕環並沒有隨著高度的變化而膨脹。（圖片來源：NASA/SDO）
這些差異令馬拉努申科對日冕環現有的觀察提出質疑。畢竟，太陽的日冕（太陽大氣層最外層）善於使用光學伎倆。
研究者們尚未明白，儘管日冕密度較低，但是日冕的溫度卻比太陽表面（又稱為光球層）高很多。這種情況也令日冕看起來很薄，或是像霧一樣有點半透明。因而，日冕因光球層的光而變得完全朦朧。為了調查日冕環，馬拉努申科重新設置原本用於研究太陽耀斑的3D模擬器，寫了一個電腦程式來觀察日冕模型。
電腦程式給模擬太陽拍下2D快照，快照顯示人造太陽有日冕環，就像真太陽的日冕環一樣。這種模擬令馬拉努申科獲得了其他研究太陽科學家無法擁有的機會，其他太陽科學家只能用望遠鏡邊觀察真太陽邊想像，而馬拉努申科則可以暫停模擬太陽，窺見人工日冕環的3D結構，發現了一個和軟管結構異常不同、驚人且不尋常的結構。
馬拉努申科說道：「我不知道怎麼用語言形容，因為日冕環和我們在地球上觀察到的任何現象都不太一樣。可以說日冕環看起來像煙霧，或者可能像褶皺的面紗或窗簾。」
馬拉努申科設計了一個簡單的球體實物模型，模型外有一個環狀面紗，一縷縷的的紗質材料從球體中散出，以此來展示了日冕環的錯覺可能是日冕面紗造成的。
這一簡化的模型對比了「花園軟管」形狀的日冕環模型（左圖）和日冕面紗狀日冕環模型（右圖）。（圖片來源：安娜·馬拉努申科）
模型投射在牆上的倒影代表了我們從望遠鏡中觀察到的太陽2D圖。面紗的摺疊和褶皺製造出明暗交織的線條，從某種程度上類似真正的日冕環。
馬拉努申科說，但事實上倒影環並不存在。倒影環實際上是光學錯覺（一種投影效應）導致的。同樣地，日冕面紗摺疊扮演著我們從望遠鏡中看到的2D線狀陰影，像模型的面紗摺疊倒映在牆上的陰影。
馬拉努申科表示，即使這一假說是正確的，但並不適用於解釋所有日冕環的形成。部分日冕環絕對不是日冕面紗引起的光學錯覺。在模擬太陽中，確實存在軟管形狀日冕環形成的例子。
吉姆·克里姆丘克（Jim Klimchuk）是位於馬里蘭州美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心（Goddard Space Flight Center）的太陽物理學家，也是日冕環研究論文的合著者。克里姆丘克表示，「如果我們可以說，『我們的想法都是錯的；我們現在又有個嶄新的模型。』，這將是激動人心的。日冕環不再是我們之前想的那樣，但我可以肯定的是日冕面紗確實存在。現在是一個關乎比例的問題：是日冕面紗更常見還是日冕環更常見？」
除了要解答這個問題，太陽物理學家將探索是什麼創造了日冕面紗。
BY:Robert Lea
FY:朱思穎Haily
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