太陽磁場新發現 中大師生團隊改寫教科書

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中央大學太空所團隊在太陽物理機制找到新發現,從原有教科書上的蝴蝶圖(右),進化到蛇形圖(中)。照片左起中研院李羅權院士、中大太空所博士生黃冠瀚和林佳賢副教授。(圖/中央大學提供)

中央大學太空科學研究所博士生黃冠瀚與其共同指導的林佳賢副教授和李羅權院士三人,今年八月在國際期刊《科學報導》(Scientific Reports)發表了突破性論文,他們從40年來的太陽磁場資料分析,為太陽磁場生成及演變找到新發現,從原有蝴蝶圖,進化到蛇形圖,為教科書理論添上嶄新的一頁!

目前已知太陽磁極約每11年翻轉一次,然而,有別於在地球上人們可以運用海洋地殼等古地磁學的證據來準確推斷地磁變化的原因,因為太陽本身的環境加上科技的限制,在太陽磁場的研究之中,並沒有太多證據可以精準推斷太陽磁極變化的原因,因此尋找太陽磁場的成因及演化,成為許多科學家一直以來的研究目標。

中央大學太空所林佳賢副教授表示,該團隊運用了40年(3個半太陽周期)的太陽磁場資料來研究日冕洞面積隨時間的變化。把相同緯度相同時間點的日冕洞面積沿著經度全部加起來,製造出一種時間-緯度的面積變化圖。

從花費許多心思的圖表中,可發現當太陽從一個周期變化到下一個周期時,開放磁區會從太陽的一極穿過赤道移至另一極,因而造成太陽磁極反轉。從這些觀測到的現象及數據,可被用來檢驗目前有關太陽磁場生成及演變的理論,甚至修正原有的模型及理論,對了解太陽磁場有極大的幫助!

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中央大學太空所團隊師生三代傳承,經驗交流分享,成為最美的學術風景。(圖/中央大學提供)

過往天文學教科書多以觀察太陽黑子位置分布位置與時間關係所繪出的「蝴蝶圖」來敘述太陽磁極翻轉週期,這一次中大團隊藉由開放性磁場的觀察所繪出的「蛇形圖」,係中大自許的命名,可望為太陽週期提出更完整的論述,為科學新知再邁進一步!

李羅權院士充滿自信地說道,我相信以後有關太陽的研究會引用這個圖。除了研究太陽週期變化,這一次的研究也能運用在太空天氣預報上。了解日冕洞(即是開放性磁場)如何隨時間改變位置與面積,有助於預測高速太陽風的流向,進一步預防高速太陽風中的高能粒子,對地球磁層與人造衛星所造成的影響。

文章的第一作者黃冠瀚博士生,感謝兩位老師的指導,他從碩士班開始嚐試新的研究方法,上了博士班後,用之前的成果繪製日冕洞漸漸地發展出現在的研究,林佳賢老師協助他將計算出的結果整理成文章,遇到困難時則是請益李羅權院士,三人齊心跨越了三個世代,攜手構築這篇重要的研究,在學術上儼然是中大師生三代的傳承。

林佳賢說,作研究就是要不怕花時間,而且一定把它搞懂和做對,覺得不太對時,就要回頭去檢查。一語道破科學研究的務實態度。黃冠瀚也感謝李羅權院士提點,他說,自己對科學研究容易越鑽越細,所幸李院士總能適時看出他的盲點,點出大方向,大問題,找到更重要的科學價值。

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