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Why is the Sun's corona so hot? Views from SOHO, Yohkoh and solar eclipses

Kenneth J H Phillips2000年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

It has been known for over 50 years that the outer atmosphere of the Sun, the so-called corona, has a temperature of 106K (~0.1 keV) yet the exact reasons for this are still being debated. The magnetic field that pervades the corona is certainly the source of the heating, but the question is whether the field energy is dissipated via numerous, small, random reconnections (known as `nanoflares', i.e. small energy releases of about 1016J) or the damping of magnetohydrodynamic (MHD) waves propagating up from the Sun's surface layers (the photosphere). Some new evidence from the SOHO and Yohkoh spacecraft, with instruments on board which image the Sun in the extreme ultraviolet and soft x-rays, are shedding new light on the problem - it appears that the energy spectrum of small flare-like phenomena may be such that nanoflares are sufficiently numerous to supply the corona's energy requirements. However, these new findings do not preclude the possibility of MHD wave motions also supplying significant amounts of energy. Theory suggests very short period (<1 s) MHD waves are implicated in the heating process if so. Searches during total solar eclipses for modulations of the white-light coronal intensity that may result are being made with increasingly sophisticated equipment. Some very fast imaging systems are now available, and a description is given of a charge-coupled device camera experiment conducted successfully during the recent total solar eclipse visible in Europe.

日本語訳

太陽の外層大気であるコロナが106K(約0.1 keV)の温度を持つことは50年以上前から知られているが、その正確な理由については今もなお議論が続いている。コロナに満ちる磁場が加熱の源であることは確かだが、問題は、磁場エネルギーが多数の小さなランダムな再結合(「ナノフレア」として知られ、約1016Jの小規模なエネルギー解放を伴う)によって散逸されるのか、それとも太陽の表面層(光球)から伝播する磁気流体力学(MHD)波の減衰によって散逸されるのかということである。SOHOおよびYohkoh探査機からの新たな証拠は、搭載された機器が極端紫外線と軟X線で太陽を撮像したものであり、この問題に新たな光を当てている——小規模なフレア様現象のエネルギー分布は、ナノフレアがコロナのエネルギー要求を満たすのに十分な頻度で発生している可能性を示しているようである。しかしながら、これらの新たな発見は、MHD波の運動もまた相当量のエネルギーを供給している可能性を排除するものではない。理論によれば、もしそうであれば、極めて短い周期(1秒未満)のMHD波が加熱過程に関与していると考えられる。その結果生じる可能性のある白色光コロナ強度の変動を探すための、皆既日食中の観測が、ますます高度な機器を用いて行われている。現在では非常に高速な撮像システムが利用可能であり、ヨーロッパで観測された最近の皆既日食中に実施されたCCDカメラ実験についての記述がなされている。

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