大約17年前，美國海軍研究實驗室的天體物理學家J. Martin Laming從理論上解釋了為什麼太陽脆弱的最外層的化學成分與下層不同。最近，他的理論通過從地球和太空對太陽磁波的綜合觀測得到了驗證。

他最近在科學雜誌上發表的一篇文章描述了這些磁波是如何改變化學成分的，這一過程對太陽物理學或天體物理學來說是全新的，但在光學科學中已經為人所知。Laming在上世紀90年代中期開始探索這些現象，並在2004年首次發表了該理論。

“令人滿意的是，新的觀測結果證明了理論中’引擎蓋下’發生的事情，而且它在太陽上真實地發生了，”他說。

太陽是由許多層組成的。天文學家稱其最外層為日冕，只有在日全食時從地球上才能看到。日冕中的所有太陽活動都是由太陽磁場驅動的。這種活動包括太陽耀斑、日冕物質拋射、高速太陽風和太陽高能粒子。這些太陽活動的各種表現，都是由磁場線上的振盪或波傳播或引發的。

“同樣的波，當它們撞擊到低層太陽區域時，就會引起化學成分的變化，當這種物質向上移動時，我們在日冕中看到了這種變化。”Laming說。“這樣一來，日冕化學成分為理解太陽大氣中的波提供了一種新的方法，也為太陽活動的起源提供了新的見解。”

美國海軍研究實驗室空間科學部負責人Christoph Englert指出了對預測太陽天氣的好處，以及Laming的理論如何幫助預測我們在地球上的通信能力的變化。

“我們估計太陽91%是氫，但鐵、矽或鎂等次要離子所佔的小部分主導了日冕的紫外線和X射線的輻射輸出，”他說。“如果這些離子的豐度在變化，輻射輸出就會發生變化。”

“太陽上發生的事情會對地球的高層大氣產生重大影響，這對依靠地平線以上或地對空無線電頻率傳播的通信和雷達技術非常重要，”Englert說。它對軌道上的物體也有影響。輻射被地球上層大氣層吸收，使上層大氣形成等離子體、電離層，並發生膨脹和收縮，影響衛星和軌道碎片的大氣阻力。

“太陽還會釋放高能粒子，”Laming說。“它們會對衛星和其他空間物體造成損害。高能粒子本身是微觀的，但正是它們的速度導致它們對太空中的電子設備、太陽能電池板和導航設備造成危險。”

Englert說，可靠地預測太陽活動是一個長期目標，這需要我們了解恆星的內部運作。這項最新成就是朝著這個方向邁出的一步。

“天文學的進步播種技術進步的歷史悠久，可以一直追溯到伽利略，”Englert說。“我們很高興能夠繼承這一傳統，支持美國海軍。”