為了解開這些謎團，太空物理學家需要能區分熱氣效應與加速電子的測量。
此外，為了明瞭相關的活動在何時何處發生，他們也需要經常在整個X射線與γ
射線能量範圍內，擷取太陽輻射影像。由於缺乏這樣的資訊，使得在接下來10
年裡的研究進展極為緩慢，直到2002年美國航太總署（NASA）發射了「高能太
陽光譜影像衛星」（RHESSI），才捕獲了某些日焰尖端區域的詳細景象。RHESSI
提供了具說服力的明確證據，確認了磁力線重連是造成日焰與日冕團塊噴射的
原因。
交織的磁力線
想了解磁力線重連事件中究竟發生了些什麼事情，必須先對看不見的磁力環
圈如何捕捉太陽大氣裡的熱氣有一些基本認識。「電漿」是這種氣體最好的稱
呼，因為它主要是由彼此分離的電子與質子所構成，這表示它是可導電的。所
以電場可推動這些帶電粒子，形成電流。磁場也會對這些帶電粒子施力，使它
們沿著磁力線快速旋轉。
http://sa.ylib.com/read/images/200605sun2.jpg
2003年11月4日在接近太陽邊緣所發生的破紀錄日焰爆發。輻射閃焰強烈轟擊
太陽與日光層觀測站（SOHO）極紫外線望遠鏡上的偵測器，在這張影像上留下
了一道地平線的假象。
和電子與質子必須這樣旋繞磁力線的限制相比，它們在沿著磁力線方向上的
移動比較自由。我說「比較」，是因為當帶電粒子沿著逐漸匯聚的磁力線方向
運動時，會感受到一股遲滯力。因此，舉例來說，當一個粒子從環圈頂端下降
到底部時，它將會減速趨近被稱為「環圈足點」的區域，在那裡磁力線匯聚在
一起，磁場強度也更大。最後，越來越強大的磁場會阻止電子或質子繼續前進，
反而將它們向上逆推回去。這個過程有些類似把顆砲彈扔在床墊上的情形。但
是，不像砲彈會暫時轉換運動的能量來壓縮床墊裡的彈簧，太陽上的帶電粒子
並不會把能量傳給磁場，而是將它們向下運動的能量轉變成增加它們沿著磁力
線旋轉的頻率。如此一來，磁環兩個足點的作用像鏡子一般，將質子與電子在
它們之間不斷的反射，就像是個帶電粒子的大牢籠。
令人訝異的是，電漿本身會影響支撐它的磁力線。會有這樣的行為，主要因
為電漿是帶電粒子的大海，當有電位差異時，就會驅動粒子而形成電流。在我
們比較熟悉的電路裡（例如閃光燈的電路），電池提供了這種驅動電壓。在太
陽上並沒有像電池這樣的東西，但是磁場的變化會引發電位差（和運作電動馬
達相同的物理原理），因此可產生電流。這些電流又會產生新的磁場，使得整
件事變得更加複雜。這個效應再加上磁場環圈足點遊走不定的特性，就可在太
陽大氣中產生場面浩大、變化萬端而高度扭曲的磁場。這些磁場蘊藏著極高的
磁能，準備激發日焰。
故事說到這裡，僅僅描述了幾十年來科學家已知的一些日焰運作基本物理。
問題是磁場能量究竟如何轉變成熱，加速粒子並射出物質。考量所有電路共通
的特性，得到的一個可能：電荷在電路中的運動不僅受電流與電壓驅使，也會
受電阻的影響。例如，電燈泡裡的燈絲為經過的電流提供了電阻，才能損耗電
能，將其轉化成光與熱。太陽大氣能夠提供電阻，因為構成電流的帶電粒子有
時會彼此碰撞，阻礙了彼此的運動，增加周遭環境的溫度。此外，驅動電流的
電壓本身伴隨著一個電場。假如這個電場強度夠大，電子與離子將會被加速，
奮力衝出熱電漿。瞧！將粒子加熱，並賦予超高能量，那可不就是道閃焰嗎？
不幸的是，經過詳細的推敲，這個簡潔的答案並不成立。一個理由是日冕中
的電阻一般說來是相當低的，低到不足以解釋日焰爆發時增亮的程度。就算電
阻再高一些，仍難以解釋為何必要的磁場能量會集中在一處，並突然於一次爆
發中釋放出來。研究人員數十年前的結論認為，單單由電壓驅動電流，無法很
快加熱太陽大氣，或產生足以形成日焰的加速粒子流量。
許多年來，太空物理學家提出了很多更複雜的想法：他們推論日焰也許源自
許多不同電流的集合，或者來自於大量紊亂的電漿波與伴隨其間隨機無規的電
場。此類特殊的安排或許可以產生日焰，但這些機制不能夠解釋所有的觀測現
象，特別是日冕團塊噴射為何常伴隨大型日焰發生。一個較有希望的理論，不
僅牽涉電場動力學，也涵括磁場動力學。所以，請讓我詳細描述這種電磁場的
物理吧。
磁場連結有一定的方向。例如，在磁鐵棒周圍的磁力線從北極指向南極。假
如在電漿中，兩個平行但方向相反的磁場匯集在一起，它們之間會形成一道形
狀像平板一般的電流片。（大多數人習慣把電流的流動想像成順著電線的一維
運動，但在太陽上，由於整個大氣都可導電，沒什麼東西可阻止電流以二維平
板的方式流動。）這些方向彼此相反的磁場所包含的能量，會因為平板內的電
阻損耗了電流而隨著時間遞減。
1956年，現已過世的斯維特（Peter Alan Sweet）在倫敦大學天文台工作時，
理解到如果方向相反的磁力線斷裂後，在磁場間的電流板上再結合起來，也就
是重連，則磁場的能量會降低得更快。如此一來，兩個反向磁場會在猛烈的能
量釋放中相互抵消，幾乎像正反物質彼此湮滅一般。它們所在位置周遭的磁場
與電漿，會從兩側流入電流片。此現象的物理解釋是，重連的磁力線形成的磁
場，會連同電漿由電流片的兩端噴射出去。在1950年代晚期至1960年代早期，
美國芝加哥大學的帕克（Eugene N. Parker）成功地以數學來描述此過程，因
此現在它被稱做斯維特–帕克磁力線重連。
但這樣的重連無法完整解釋整個閃焰過程，因為磁場線重新排列的進程太慢，
不足以說明令人驚歎的能量釋放效率。1963年，當時在美國麻州艾弗雷特的艾
弗柯–艾弗雷特研究實驗室任職，現已過世的派薛克（Harry E. Petschek）
在了解新模型的缺陷後，將注意力移到此問題，並算出在某些情形下，重連的
效率要比斯維特–帕克效率更高。相對於斯維特與帕克先前描述的慢重連過程，
他所分析的現象現在被稱為派薛克重連，或是快重連。
---------------------------------------------------------- 完 ------------
【欲閱讀完整全文，請參閱2006年5月號「太陽發火：解開日焰之謎」一文。】
http://sa.ylib.com/read/readshow.asp?FDocNo=847&CL=4
http://sa.ylib.com/read/readshow.asp?FDocNo=847&DocNo=1357
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