想象一下，你被传送到太阳大气层的中间层。太阳的表面，科学家们称之为“可见圆盘”的光球层，在你的下方沸腾着，炽热的等离子体加热到1万华氏度。在你的上方，是巨大的日冕，它是一种大气气团，温度高达数百万华氏度，以爆发力将热、光、磁和放射性粒子抛向太空。长期以来，日冕对科学家来说一直是个谜:它比它下面的层要热得多。从太阳表面向外移动，就像离开营火一样，感觉比坐在火焰旁边还要热。
你漂浮在色球层中，这是太阳大气层中夹在这两个被广泛研究的层之间的一层，它被命名为(“色球”)，因为它在日全食时从地球上可以看到粉红色的条纹。近距离看，那些粉红色的闪光是沸腾的氢等离子体的海洋，一直延伸到太阳巨大的地平线。但另一种更占主导地位的力量在色球层释放出来:太阳磁场。这些磁场是在太阳表面以下由发电机效应产生的——在太阳系中规模最大的热量和旋转。太阳的磁场是巨大的，但在它的内层，它们的力量是由过热等离子体的压力引导和控制的，它的热量向外对流，就像一锅沸腾的番茄汤。
戴上紫外线眼镜，你会看到一些有趣的东西。在色球层内上升，过热等离子体的相对力迅速减弱，但磁场保持相对强。你看得越高，磁性的力量就越占优势。在光球层中，磁场将等离子体推到一边，以巨大的环状向外爆炸，从它们的底部一直延伸到我们称之为太阳黑子的黑色区域。(在光球层中，每一个光球都相当于地球的大小。)这些磁环在与等离子体相互作用时发生扭曲和剪切，创造了一个动态的、混乱的环境——一场过热的骚动，其威力之大，连9300万英里外的地球都能感受到。
当然，你在太阳大气层中所看到的一切只是假设——不仅仅是因为色球层会立即使你汽化，还因为几十年来科学家们不得不准确地猜测太阳大气层中发生了什么。与光球层和日冕不同的是，它很难看到，因此很难绘制地图。“这真是一个令人困惑的地方，”大卫·麦肯齐说，他是美国国家航空航天局(NASA)色球层光谱偏振计2号任务(Clasp2)的首席研究员，Clasp2是一枚探空火箭，它在地球大气层上空短暂飞行，观察太阳，然后将仪器和数据的有效载荷空投回家。“这就是它令人兴奋的地方。这是太阳大气层中间的一个前沿。”
麦肯齐是今年2月发表的一篇新论文的合著者，这篇论文是Clasp2在2019年收集的数据的结果，它代表了首次成功绘制四层色球磁场的地图，使用了太阳磁场的新型紫外线成像技术。该研究由一个来自日本、欧洲和美国的团队撰写，其发现似乎证实了有关日冕如何变得过热的理论。利用这些新的测绘技术，科学家们相信，他们将能够更好地实时了解日冕物质抛射(cme)和“空间天气”，这是由太阳巨大的磁场和放射性场抛出的，当它们撞击地球或太空技术时，会造成混乱。
由David E. McKenzie提供
当火箭在距地球170英里的轨道上跟踪太阳时，新的地图数据仅用了150秒就收集到了。为了收集这些数据，研究小组建造了一个配备了光谱偏振计的特殊望远镜，它可以读取紫外线沿太阳色球层一段很薄很短的区域的磁偏振。科学家们将这些数据与联合观测卫星“日之ode”在太阳同一区域拍摄的光球层测量数据进行了配对。
科学家们利用了塞曼效应，这种效应产生圆偏振，并使某些对磁场敏感的离子发出的光的波长发生变化。通过测量波长的极化与铁、镁、锰,可以推断出磁场的强度从太阳表面,通过色球层和低corona-painting一个有凝聚力的磁场表现的圆弧和毛圈,耦合光球层,色球层，日冕的底部。这些数据只绘制了太阳表面的一条轨迹——一条信息线。科学家们相信，如果使用他们的光谱偏振测量工具进行更多的“验证”，他们就能将太阳大气的整个部分编织成一张三维地图。
“这是明确的证据表明,在那些上层色球层的渐变,温度大,磁场也很高,“说哈维尔·特鲁希略好,Clasp2使命的主要研究者之一,其理论物理学家,和论文的合著者,来自学院Astrofisica德加,西班牙。“这种相关性清楚地表明，产生太阳大气外层加热的物理机制是由磁场引起的。”
这些发现与当前有关磁场如何释放太阳爆炸能量(如日冕物质抛射和空间天气)的理论相一致。“我们相信你可以把太阳的磁场环想象成橡皮筋，”麦肯齐说。“如果你扭动和拉伸一根橡皮筋，它可以储存足够的能量来驾驶一架模型飞机。”磁场是一样的。当它们与等离子体和其他磁场相互作用时被扭曲和拉伸，它们会储存能量，这些能量会以极热、光和日冕喷发的形式释放出来。
由David E. McKenzie提供
但是每个磁环都是不同的。麦肯齐说:“一个磁环可能像花椰菜一样无聊，但另一个磁环就像一把上了膛的枪。”Clasp2上完成的先进的光谱偏振计成像可以帮助科学家从理解理论(磁环可以释放一些能量)跳到预测将要发生的事情——磁环什么时候会“消失”，以及在哪个方向。
为了建立这些预测模型，科学家们需要收集超过150秒的数据。特鲁希略·布埃诺(Trujillo Bueno)说:“想象一下，如果我们有一个像Clasp2那样的仪器，但在一个围绕地球运行数年的太空望远镜中，我们能做什么。”“这肯定是太阳物理学近期的目标。”
由David E. McKenzie提供
任何对色球层磁场及其对日冕的直接影响的实时建模，都是NASA、美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration)和其他组织可以用来改进空间天气预测的信息。这是一项重要的工作，因为大型太阳耀斑和日冕物质抛射所释放出的辐射磁力会破坏通信系统，损坏卫星，甚至融化连接美国电网的巨大变压器。
这就是Clasp2的发现如此令人兴奋的原因。这个理论是合理的;太阳物理学家似乎已经抓住了这一理论，并在9300万英里以外的地方获得了数据。“在太空任务的宏大计划中，探空火箭只是一个非常小的任务，”美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的太阳科学家、曾在美国国家航空航天局(NASA)担任Clasp2项目科学家的劳雷尔·雷切米勒(Laurel Rachmeler)说。“但通过这个小任务，我们收集了人类以前从未见过的数据，并了解了一些我们以前只能假设的关于太阳的信息。在这个特定的案例中，我们真的处于人类知识的最前沿。”
