一項劃時代的太陽物理學觀測成果,為了解釋太陽外層大氣——日冕——為何能維持數百萬度高溫的古老謎團,提供了關鍵線索。國際科學團隊於2025年10月,利用夏威夷的丹尼爾·K·井上太陽望遠鏡(Daniel K. Inouye Solar Telescope),首次直接捕捉到微小尺度的扭轉阿爾芬波(torsional Alfvén waves)。 這項發現為自1940年代以來科學界一直在追尋的磁波提供了確鑿證據,有望解開日冕溫度遠高於太陽表面(約攝氏5,500度)的現象。
此項突破性觀測的成功,仰賴於井上太陽望遠鏡所配備的先進儀器——低溫近紅外光譜偏振儀(Cryo-NIRSP)。 該儀器極度靈敏,能夠捕捉到日冕電漿中極其細微的運動變化。研究團隊由諾森布里亞大學(Northumbria University)的理查·莫頓教授(Professor Richard Morton)領銜,他指出,日冕電漿的運動主要由擺動波(kink waves)主導,這些運動掩蓋了扭轉的振盪,因此他必須開發出全新的分析技術來「移除擺動,才能找到扭轉」。
觀測細節極為精確,科學家透過追蹤被加熱至攝氏160萬度的鐵離子,利用其在磁場結構兩側產生的紅移與藍移現象,確認了扭轉阿爾芬波的存在。 與先前與太陽耀斑相關的大型、孤立的阿爾芬波不同,這次偵測到的是持續存在的、微小尺度的扭轉波,這類波被理論認為是將能量持續傳輸至日冕的基礎機制。
這項研究體現了全球對太陽現象研究的重視,合作機構涵蓋了諾森布里亞大學、北京大學、魯汶大學(KU Leuven)、倫敦大學瑪麗皇后學院、中國科學院,以及美國國家科學基金會(NSF)和國家太陽天文台。 井上太陽望遠鏡本身是二十年國際合作的結晶,其中諾森布里亞大學在設計望遠鏡的可見光寬頻成像儀(Visible Broadband Imager)的相機方面發揮了關鍵作用。
此發現不僅是對阿爾芬於1942年提出的理論預測的有力佐證,也為現有的理論模型提供了堅實的基礎,即阿爾芬湍流是加熱日冕和驅動太陽風的元兇。 此外,了解阿爾芬波的行為對於預測太空天氣至關重要,因為日冕中的磁擾動可能擾亂地球上的衛星通訊和電力系統。 更有研究指出,這些阿爾芬波或許正是NASA帕克太陽探測器(Parker Solar Probe)觀測到的、攜帶巨大能量的「磁力反轉」(magnetic switchbacks)的起源。
