揭秘！科学家首次绘制太阳背面隐藏磁场|地球|太阳背面|日震学|磁场|系外行星

对于地球上的观测者来说，太阳呈现为一个明亮熟悉的圆盘——但我们看到的只是一半的真相。和月球一样，太阳的一半永远隐藏在我们的直接视野之外：也就是太阳可见边缘以外的背面。然而，那里酝酿的活动最终可能转向地球，有时会释放出能干扰人类技术的太阳耀斑和爆发。

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聆听太阳隐藏的另一半

25年前，科学家们设计出一种方法，可以在这些看不见的威胁转到我们能看到的这一侧之前探测到它们。通过一种称为日震学的技术，科学家分析太阳内部传播的声波，来确定它隐藏一侧正在形成的大片活跃区域。这些方法可以在太阳黑子群从地球上能看到之前好几天就发现它们。

"日震学能让我们探测到太阳背面活跃区域的位置。不过，直到最近，我们还是没法确定它们一个最重要的特性：磁极性，"美国国家科学基金会国家太阳天文台（NSF NSO）的阿姆尔·哈马达博士说。哈马达博士是这项研究的第一作者，该研究发表在《科学报告》上。

磁极性描述了磁场的方向，正极性指向太阳外部，负极性指向内部。这种结构决定了太阳磁场如何与周围环境相互作用，以及它的爆发可能产生强地磁暴还是只是弱地磁暴。

这一突破来自对NSF-NOAA全球振荡网络组（NSF-NOAA GONG）收集的日震观测数据的新分析。该网络由美国国家太阳天文台（NSO）建造和运行，并得到了美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的支持。

"虽然以前已经估算过磁场，但这里的新颖之处在于，在日震学识别出的活动区域内，通过物理原理测定磁极性和倾斜角。"，NSO远侧项目首席科学家、本研究的合著者Kiran Jain博士解释道。

全球望远镜网络如何捕捉太阳的波动

NSF-NOAA GONG 是一个由机器人太阳望远镜组成的全球网络，持续监测太阳表面微弱的起伏震荡。这些波动是太阳内部的波穿过时引起的，携带着关于太阳内部结构和磁场特征的信息。"太阳一直不停地回荡着声波，"Hamada 说。"通过测量这些波在太阳内部怎么传播，我们就能了解太阳内部和它表面背面的结构。"

"二十多年来，太阳的波动一直用来生成背面地图，显示大型活动区的位置。但新研究表明，这些波在它们的模式里还藏着额外线索。"负责 NSF-NOAA GONG 运行的 NSO 同步计划副主任 Alexei Pevtsov 博士说。

破解隐藏的磁场指纹

通过研究日震地图上被称为相移的细微标记，Hamada 和来自 NSO、西班牙安达卢西亚天体物理研究所、美国西北研究协会的科学家们发现，他们能推断出那些背面区域内部磁场是怎么排列的。通过仔细分析相移特征的结构，再结合已知的规律（比如黑尔极性规则），即使直接看不到这些活动区，我们也能推断出它们的磁极性。

说白了，太阳的声波不光能告诉你活动区在哪儿，还能看出它们的磁场长啥样。

有了这招，研究人员就能还原太阳隐藏半球区域的极性分辨磁场图——就是能看出磁场指向哪儿的图。这一能力标志着朝着太阳物理学的一个老目标迈进了一大步：构建完整的太阳全球磁场图。

太阳背面磁场为啥对地球那么重要？

到现在为止，太阳磁场图只能看到面向地球的一侧。从地球观测，太阳大约需要27天完成一次自转，也就是说，背对我们长出来的活动区可能在科学家直接测量其磁场结构之前很久就会影响到我们。把背面极性数据加到全球磁场模型里，就能大大提升太阳活动预测的准头。

这些改进越来越重要。与强磁场区域相关的太阳爆发可能引发空间天气事件，会损坏卫星、危及宇航员，并干扰导航、通信和能源运输。更完整的太阳磁场图像可以为预报员提供潜在破坏性事件的早期预警。