太阳的日冕环竟是光学错觉？
模拟实验证实日冕面纱和日冕环的存在
部分凌乱的太阳“日冕环”可能是光学错觉导致的
科学家们已经花费数十年试图解答这个疑惑
图为太阳大气层中等离子体形成的日冕环（图片来源：NASA/SDO）
有新研究显示，一种称之为日冕面纱的恒星物质大面积出现，日冕面纱产生了许多折叠或褶皱，导致部分散发在太阳周围的日冕环实际上可能是一种光学错觉。
如果该发现正确，那研究太阳的科学家们可能就不得不重新思考日冕环这一现象了。
日冕环令太阳看起来像一个凌乱的纱线球，新研究模型可能会解开关于日冕环持续已久的疑惑。另外，新研究模型还能提供日冕环研究人员已经苦苦寻找60年的3D模型。
先前关于日冕环的看法是日冕环是由等离子体构成的。等离子体是原子被剥夺电子后形成的一种密集气体，它们在在太阳强大磁场产生的磁性“管道”中游动，从而产生日冕环。这些磁性管道是看不见的，但是像水流过花园软管一样，等离子体穿过这些磁性管道的时候是看得见的。因而，等离子体看起来像是从太阳表层中突出的圆环状的“线”。
尽管日冕环的“花园软管”模型符合物理学，但依旧存在一些问题。第一，太阳的等离子体逐渐离开太阳内核会不断变小变暗。研究人员解释道，如果日冕环是由等离子体组成的，那日冕环也应该和等离子体一样变暗，然而日冕环持续发亮。第二，随着磁场远离太阳，磁场会膨胀并覆盖太空。因而，如果日冕环是因磁场产生的，那日冕环在远离太阳的时候应该会膨胀，但日冕环并没有这种迹象。
安娜·马拉努申科（Anna Malanushenko）是位于科罗拉多州博尔德城美国国家大气研究中心的太阳物理学家，也是撰写上述研究发现论文的第一作者。马拉努申科在NASA的一篇报道中说道：“等离子体并没有像我们认为的那样不断变宽，大部分等离子体都非常小，我们暂时还没明白其中的原因。”
这张紫外线照射下太阳的图片显示，日冕环并没有随着高度的变化而膨胀。（图片来源：NASA/SDO）
这些差异令马拉努申科对日冕环现有的观察提出质疑。毕竟，太阳的日冕（太阳大气层最外层）善于使用光学伎俩。
研究者们尚未明白，尽管日冕密度较低，但是日冕的温度却比太阳表面（又称为光球层）高很多。这种情况也令日冕看起来很薄，或是像雾一样有点半透明。因而，日冕因光球层的光而变得完全朦胧。为了调查日冕环，马拉努申科重新设置原本用于研究太阳耀斑的3D模拟器，写了一个计算机程序来观察日冕模型。
计算机程序给模拟太阳拍下2D快照，快照显示人造太阳有日冕环，就像真太阳的日冕环一样。这种模拟令马拉努申科获得了其他研究太阳科学家无法拥有的机会，其他太阳科学家只能用望远镜边观察真太阳边想象，而马拉努申科则可以暂停模拟太阳，窥见人工日冕环的3D结构，发现了一个和软管结构异常不同、惊人且不寻常的结构。
马拉努申科说道：“我不知道怎么用语言形容，因为日冕环和我们在地球上观察到的任何现象都不太一样。可以说日冕环看起来像烟雾，或者可能像褶皱的面纱或窗帘。”
马拉努申科设计了一个简单的球体实物模型，模型外有一个环状面纱，一缕缕的的纱质材料从球体中散出，以此来展示了日冕环的错觉可能是日冕面纱造成的。
这一简化的模型对比了“花园软管”形状的日冕环模型（左图）和日冕面纱状日冕环模型（右图）。（图片来源：安娜·马拉努申科）
模型投射在墙上的倒影代表了我们从望远镜中观察到的太阳2D图。面纱的折叠和褶皱制造出明暗交织的线条，从某种程度上类似真正的日冕环。
马拉努申科说，但事实上倒影环并不存在。倒影环实际上是光学错觉（一种投影效应）导致的。同样地，日冕面纱折叠扮演着我们从望远镜中看到的2D线状阴影，像模型的面纱折叠倒映在墙上的阴影。
马拉努申科表示，即使这一假说是正确的，但并不适用于解释所有日冕环的形成。部分日冕环绝对不是日冕面纱引起的光学错觉。在模拟太阳中，确实存在软管形状日冕环形成的例子。
吉姆·克里姆丘克（Jim Klimchuk）是位于马里兰州美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心（Goddard Space Flight Center）的太阳物理学家，也是日冕环研究论文的合著者。克里姆丘克表示，“如果我们可以说，‘我们的想法都是错的；我们现在又有个崭新的模型。’，这将是激动人心的。日冕环不再是我们之前想的那样，但我可以肯定的是日冕面纱确实存在。现在是一个关乎比例的问题：是日冕面纱更常见还是日冕环更常见？”
除了要解答这个问题，太阳物理学家将探索是什么创造了日冕面纱。
BY:Robert Lea
FY:朱思颖Haily
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选文：天文志愿文章组-
翻译：天文志愿文章组-朱思颖Haily
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参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.原文来自：https://www.space.com/sun-plasma-coronal-loops-optical-illusion
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