由新泽西理工大学的格雷戈里·弗莱什曼(Gregory Fleishman)领导的一组物理学家最近发现了一种现象，可能会开始解开他们所谓的“太阳建模的最大挑战之一”——确定将高层大气加热到100万华氏度或更高的物理机制。他们的发现解释了日冕中以前未被发现的热能，最近发表在123岁的杂志上天体物理学杂志》上的编辑包括埃德温·哈勃(Edwin Hubble)等基础空间科学家。

杰出的物理学研究教授弗莱什曼指出:“我们知道，在光球层(太阳表面)和日冕之间的界面上发生了一些真正有趣的事情，因为这两层之间的化学成分存在明显的差异，而且在这个接头处等离子体温度急剧上升。”

通过美国宇航局天基太阳动力学观测站(SDO)的一系列观测，该团队揭示了日冕中磁通量管(磁场浓度)中重金属离子含量升高的区域，这些磁通量管携带电流。他们在极(短波)紫外线(EUV)波段拍摄的生动图像显示，与光球中存在的单电子氢离子相比，多电荷金属的浓度不成比例地高——高出五倍或更多。

铁离子驻留在团队所称的“离子陷阱”中，位于日冕环的底部，由磁力线引导的带电等离子体弧。他们说，这些陷阱的存在意味着存在高能量的日冕环，耗尽了铁离子，迄今为止还没有在EUV范围内检测到。只有带有波动电子的金属离子才会产生辐射，使它们可见。

他说:“这些观测结果表明，日冕可能包含比在极紫外范围内直接观测到的更多的热能，而我们还没有解释清楚。”“然而，这种能量在其他波长下是可见的，我们希望将我们的数据与通过微波和x射线观察它的科学家结合起来，例如NJIT的扩展欧文斯谷太阳能阵列的科学家，以澄清我们迄今为止能够量化的能量不匹配。”

有各种各样的理论，但没有一个是结论性的，可以解释日冕的炙热:磁能线在高层大气中重新连接，释放出爆炸性的能量和能量波，倾倒在日冕中，在那里它们被转换成热能，等等。

弗莱什曼指出:“在我们能够解决日冕中能量是如何产生的问题之前，我们必须首先绘制并量化它的热结构。”

他补充说:“我们对日冕温度的了解来自于测量各种电离状态下重离子产生的EUV辐射，这取决于它们的浓度，以及等离子体的温度和密度。”这些离子在空间和时间上的不均匀分布似乎影响了日冕的温度。”

当不同大小的太阳耀斑破坏这些陷阱时，金属离子进入日冕，并在上层大气中蒸发成通量循环。

太阳耀斑的能量释放以及与之相关的喷发形式发生在磁场线与它们强大的潜在电流被扭曲超过一个临界点的时候，这个临界点可以通过扭曲的次数来测量。这些喷发中最大的一次导致了所谓的太空天气——太阳释放的辐射、高能粒子和磁场，其强度足以对地球附近的环境造成严重影响，比如通信、电力线和导航系统的中断。

只有通过最近成像能力的进步，太阳科学家才能对光球磁场矢量进行常规测量，从而计算电流的垂直分量，同时量化重离子产生的EUV辐射。

“在这些观察之前，我们只解释了充满重离子的日冕环，但我们无法解释它们耗尽的通量管，”弗莱什曼说。“现在，所有这些鲜为人知的现象都有一个坚实的物理基础，我们可以观察到。我们能够更好地量化日冕的热结构，并更清楚地了解为什么太阳大气中的离子分布在空间上不均匀，在时间上是可变的。”

新泽西理工大学的大熊太阳天文台(BBSO)的科学家们捕捉到了第一张高分辨率的磁场和等离子体流的图像，这些磁场和等离子体流起源于太阳表面深处，追踪了太阳黑子和磁通量绳在日冕中以耀斑环的形式戏剧性地出现之前通过色球层的演变。

然而，极紫外辐射只能从太空中观测到。SDO搭载在2010年发射的航天器上，测量整个太阳的磁场和极紫外辐射。弗莱什曼说，日冕温度结构的含义，以及它是否允许太阳向太阳系传递更多的热量，“是未来研究的主题”。