当我们烤火时，距离火源越远，感受到的温度越低。这种现象，放在太阳的核心上也同样适用。太阳的能量来源于其内部核心区域的核聚变反应，根据热力学第二定律，离核心越远，温度理应越低。实际上，从太阳核心到表面（光球层），温度从约1500万摄氏度降至约5500摄氏度，这一规律得到了验证。当继续向外到日冕层时，温度却反常升高，达到百万摄氏度。
那么，日冕高温是如何产生并维持的呢？这一问题被称为日冕加热问题，是太理和空间物理领域长期悬而未决的难题之一。近日，北京大学地球与空间科学学院教授田晖领导的课题组在《科学》杂志发表了一项重要研究成果，为解开日冕高奥秘提供了新线索。
日冕最初是在日全食时被人们发现的。当月亮完全挡住太阳盘面时，微弱的日冕辐射才能被观测到。其亮度大约是太阳表面的百万分之一。
在探索过程中，田晖及其团队发现了一个重要的现象——“小喷泉”效应。在太阳的色球层拍照时，可以看到太阳边缘有许刺状的喷流物质，这些物质位于光球层和日冕之间，宽度只有约200千米（太阳半径约为70万千米）。这些喷流物质像喷泉一样向外运动，因此被称为“针状物”。田晖表示，任何时候，太阳表面都存在约百万个这样的针状物。
这些针状物是由磁重联加速并抛出的低层大气物质形成的。被抛出的物质包括中性原子、电子和离子等，温度约为1万摄氏度。2014年，田晖等人的研究指出，部分针状物甚至被加热到了至少10万摄氏度，甚至有可能达到百万摄氏度的量级。他们强调，了解针状物的产生和传输过程是解决日冕加热问题的关键。
关于针状物的产生机制，学界存在多种理论和争议。田晖告诉记者，尽管有许多学者提出了各种理论模型，但缺乏直接的观测证据来证实。过去，由于望远镜的分辨率和灵敏度的限制，观测针状物的产生过程非常困难。
为了解决这个问题，田晖及其团队与大熊湖天文台合作，利用古迪太阳望远镜进行了高分辨率的观测。他们利用氢原子的H谱线对针状物进行了长时间的成像观测，并获得了光球深处磁场演化的高质量数据。
他们的研究发现，不同极性磁场结构的相互作用与针状物的产生密切相关。这些针状物通常产生于太阳网络附近，即一种强磁场区域。当网络附近出现相反极性的小尺度弱磁场结构时，针状物便会产生。这些观测结果为磁重联驱动针状物的观点提供了有力的支持。
磁重联是一个物理过程，其中等离子体中磁场拓扑结构发生改变，释放能量来加热和加速物质。田晖表示，这一过程在太阳上普遍存在，当新浮现的小尺度磁场结构靠近强磁场网络并且二者磁场极性相反时，就可能发生磁重联。
这一研究重新梳理了日冕高温成因的研究思路。专家表示，过去人们主要在日冕中寻找加热的线索，而这次研究发现日冕加热与太阳低层大气中的磁活动密切相关。田晖表示，这一成果将促进日冕加热和磁重联的理论和数值模拟研究。了解日冕高温形成的原因对于理解太阳系中的其他现象以及宇宙中类似太阳的其他恒星也具有启示意义。
田晖强调这次研究的突破得益于地基和空间望远镜的协同观测。未来随着先进设备的发射，如我国的先进天基太阳天文台和欧洲的太阳环绕器等卫星项目将会开展更为深入的探索和研究提供极大的便利。这些观测和研究将有助于我们进一步理解日冕加热与低层大气磁活动的关系提供更深入的认识和新的思路方向提供强大的推动力.。
